JP2005284265A - Reflection type liquid crystal display device and projection apparatus - Google Patents

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忠昭 磯崎
Shunichi Hashimoto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To contrive a higher response speed and a higher contrast through reducing the thickness of a liquid crystal film and to contrive a lower lower driving voltage by reducing saturation voltage. <P>SOLUTION: A reflection type liquid crystal display device for a projection apparatus comprises a glass substrate 15 provided with a transparent electrode 14, and a Si driving circuit substrate 10 provided with light reflecting electrodes 11, the glass substrate and the Si driving circuit substrate being disposed opposite to each other so that the transparent electrode and the light reflecting electrode are opposed to each other, with a liquid crystal layer composed of vertically aligned liquid crystals 20 being interposed therebetween, wherein at least the condition of d×Δn×¾Δε¾<SP>2</SP>≥ 5 is satisfied, where d (μm) is the thickness of the liquid crystal layer, Δn is the refractive index anisotropy of the vertically aligned liquid crystals, and ¾Δε¾ is the magnitude of the dielectric constant anisotropy of the vertically aligned liquid crystals. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光透過性電極および光反射電極を互いに対向させ、間に垂直配向液晶を介在させた反射型液晶表示素子、およびこの反射型液晶表示素子を用いた表示装置、ならびにこの反射型液晶表示素子を用いたプロジェクションシステムに関する。   The present invention relates to a reflective liquid crystal display element in which a light transmitting electrode and a light reflective electrode are opposed to each other, and a vertically aligned liquid crystal is interposed therebetween, a display device using the reflective liquid crystal display element, and the reflective liquid crystal The present invention relates to a projection system using a display element.

従来の反射型液晶表示素子における垂直配向液晶層の厚さは３〜４μｍであり、駆動電圧に対する液晶透過率の曲線（以下Ｖ−Ｔ曲線）は、約２Ｖの閾値電圧で立ち上がり、４〜６Ｖの印加電圧で最大値に達するような特性を有する。この電圧を飽和電圧とよぶ。液晶表示素子は、フレームあるいはフィールド毎に正負の電圧を反転させて駆動するので、上記素子では実際には最大±４〜６Ｖの電圧で駆動させることを意味する。   The thickness of the vertical alignment liquid crystal layer in the conventional reflective liquid crystal display element is 3 to 4 μm, and the liquid crystal transmittance curve with respect to the drive voltage (hereinafter referred to as VT curve) rises at a threshold voltage of about 2 V, and 4 to 6 V. It has a characteristic that it reaches the maximum value at the applied voltage. This voltage is called a saturation voltage. Since the liquid crystal display element is driven by inverting the positive and negative voltages for each frame or field, it means that the liquid crystal display element is actually driven with a maximum voltage of ± 4 to 6V.

この液晶表示素子を、Ｒ（RED）、Ｇ（GREEN）、Ｂ（BLUE）３色のパネルから構成される３板式プロジェクションシステムに使用する場合、各色の波長に応じて飽和電圧が異なることになる。これは、液晶の透過率（反射型液晶セルでは反射率）が最大となるには、リタデーションと呼ばれる光路差が２分の１波長である必要があるからである。リタデーションは、実効的な屈折率異方性の大きさとセル厚との積で現される量であり、実効的な屈折率異方性は、電圧を印加するとともに大きくなる。波長が短いほど、実効的な屈折率異方性の値が小さくてよく、ゆえに印加する電圧は低くてすむ。すなわち、BLUEの波長は４５０ｎｍなので最も飽和電圧は低く、次いでGREENの波長領域（５５０ｎｍ）である。   When this liquid crystal display element is used in a three-plate projection system composed of R (RED), G (GREEN), and B (BLUE) three-color panels, the saturation voltage differs depending on the wavelength of each color. . This is because the optical path difference called retardation needs to be a half wavelength in order to maximize the transmittance of the liquid crystal (the reflectance in the reflective liquid crystal cell). The retardation is an amount expressed by the product of the effective refractive index anisotropy and the cell thickness, and the effective refractive anisotropy increases as a voltage is applied. The shorter the wavelength, the smaller the value of effective refractive index anisotropy, and thus the lower the applied voltage. That is, since the wavelength of BLUE is 450 nm, the saturation voltage is the lowest, followed by the wavelength region of GREEN (550 nm).

プロジェクション以外で用いられるホワイトランプでは、液晶表示素子の飽和電圧がGREENとほぼ同程度である。しかし、REDは波長が６５０ｎｍであるため、飽和電圧が最も高くなり、一般的にはプロジェクションシステムの液晶素子の飽和電圧は、ホワイトランプにおける飽和電圧より、３割から５割程度高い。このため、ホワイトランプで±５〜６Ｖの電圧で駆動できたとしても、３板式プロジェクションシステムにおけるREDに使用するときには、６Ｖを超えてしまう可能性が高い。   In the white lamp used for other than the projection, the saturation voltage of the liquid crystal display element is almost the same as that of GREEN. However, since RED has a wavelength of 650 nm, the saturation voltage is the highest. Generally, the saturation voltage of the liquid crystal element of the projection system is about 30 to 50% higher than the saturation voltage of the white lamp. For this reason, even if the white lamp can be driven at a voltage of ± 5 to 6 V, it is likely to exceed 6 V when used for RED in a three-plate projection system.

この状況下でも、通常のＳｉ（シリコン）トランジスタでは４〜６Ｖでしか駆動できないため、REDの液晶表示素子（パネル）ではパネルが本来有している最大反射率を表示することができない。３板式プロジェクションでは、ＲＧＢの輝度（明るさ）をマッチングする必要があるので、本来は最大反射率を表示できるGREENやBLUEのパネルも輝度を落として使用するという状況に陥ることがある。   Even under this condition, a normal Si (silicon) transistor can be driven only at 4 to 6 V, so that the maximum reflectance inherent in the panel cannot be displayed on the RED liquid crystal display element (panel). In the three-plate projection, since it is necessary to match the luminance (brightness) of RGB, the GREEN or BLUE panel that can display the maximum reflectance is sometimes used with a reduced luminance.

一方、反射型に限らず透過型であっても、一般的に液晶表示素子は、電極構造および形状が正対する二つの基板間で非対称であるために完全に電気的な対称関係にはない。このような状況下で、長期間にわたって素子に電圧が印加されると、液晶層に含有されているイオンが一方の電極に移動して固着してしまう、いわゆる焼きつきという現象が起こってしまう。同種の液晶表示素子であれば、駆動電圧が高いほど発生しやすく、一般には、その程度は駆動電圧の２乗に比例すると考えられる。つまり、飽和電圧を低くすることは、焼きつきの発生を抑制することにつながる。このような観点から、低電圧駆動でも高コントラストを得ることができる反射型液晶表示素子が特許文献１に開示されている。   On the other hand, the liquid crystal display element is not completely electrically symmetrical because the electrode structure and the shape are asymmetric between two substrates facing each other, not only the reflection type but also the transmission type. Under such circumstances, when a voltage is applied to the element for a long period of time, a phenomenon called so-called burn-in occurs in which ions contained in the liquid crystal layer move to one electrode and become fixed. In the case of the same type of liquid crystal display element, the higher the driving voltage, the more likely it is to occur, and it is generally considered that the degree is proportional to the square of the driving voltage. That is, lowering the saturation voltage leads to suppressing the occurrence of burn-in. From this point of view, Patent Document 1 discloses a reflective liquid crystal display element capable of obtaining a high contrast even when driven at a low voltage.

特開２００３−１０７４８２号公報JP 2003-107482 A

しかしながら、従来の垂直配向液晶を用いた表示素子においては、液晶層の厚さを薄くしていくと応答速度やコントラストの向上を図ることはできるものの、飽和電圧が高くなってしまい、駆動電圧の低減を図る上では逆効果となる。また、液晶層の厚みを３〜４μｍに維持したままで、屈折率異方性の大きい液晶を用いると、飽和電圧は低減できるものの、応答速度を速くすることが困難である上、高コントラストを得ることができず、高性能化を進めるには限界が生じる。   However, in conventional display elements using vertically aligned liquid crystals, the response voltage and contrast can be improved by reducing the thickness of the liquid crystal layer, but the saturation voltage increases, and the drive voltage is reduced. This is counterproductive in reducing the reduction. If a liquid crystal with a large refractive index anisotropy is used while the thickness of the liquid crystal layer is maintained at 3 to 4 μm, the saturation voltage can be reduced, but it is difficult to increase the response speed. It cannot be obtained, and there is a limit in promoting high performance.

本発明は、このような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、光透過性電極を有する第１の基体と、光反射電極を有する第２の基体とが、光透過性電極および光反射電極を互いに対向させ、かつ垂直配向液晶から成る液晶層を介在させた状態で対向配置されている反射型液晶表示素子、表示装置、およびプロジェクションシステムであって、液晶層の厚さをd(μｍ)、垂直配向液晶の屈折率異方性をΔn、垂直配向液晶の比誘電率異方性の大きさを|Δε|とした場合、d・Δn・|Δε|2≧５、d≦２．５、|Δε|≧５．５を満たすことを特徴とする。 The present invention has been made to solve such problems. In other words, the present invention provides a liquid crystal comprising a first substrate having a light transmissive electrode and a second substrate having a light reflective electrode, the light transmissive electrode and the light reflective electrode facing each other, and comprising vertically aligned liquid crystal. A reflective liquid crystal display element, a display device, and a projection system that are arranged to face each other with a layer interposed therebetween, wherein the thickness of the liquid crystal layer is d (μm), and the refractive index anisotropy of the vertically aligned liquid crystal is Δn When the relative dielectric anisotropy of the vertically aligned liquid crystal is set to | Δε |, d · Δn · | Δε | 2 ≧ 5, d ≦ 2.5, and | Δε | ≧ 5.5. Features.

このような構成により、垂直配向液晶層の厚みをd(μｍ)、垂直配向液晶の屈折率異方性をΔn、比誘電率異方性の大きさを|Δε|とした場合、d・Δn・|Δε|2≧５、d≦２．５を満たすことで、液晶層の薄型化に起因する飽和電圧の上昇を抑制できるようになる。また、上記条件に加えて|Δε|≧５．５を満たすことで、液晶層の薄型化に起因する飽和電圧の上昇をさらに抑制できるようになる。 With this configuration, when the thickness of the vertically aligned liquid crystal layer is d (μm), the refractive index anisotropy of the vertically aligned liquid crystal is Δn, and the relative dielectric anisotropy is | Δε |, d · Δn By satisfying | Δε | 2 ≧ 5 and d ≦ 2.5, it is possible to suppress an increase in saturation voltage due to thinning of the liquid crystal layer. Further, by satisfying | Δε | ≧ 5.5 in addition to the above conditions, it is possible to further suppress an increase in saturation voltage due to the thinning of the liquid crystal layer.

また、本発明の表示装置、およびプロジェクションシステムは、d・Δn・|Δε|2≧５、d≦２．５を満たす反射型液晶表示素子と、その反射型液晶表示素子に所定の電圧を印加する駆動回路とを備え、反射型液晶表示素子に印加する駆動回路の最大駆動電圧が、反射型液晶表示素子に入射する光の波長に対応して設定されている、あるいは、駆動回路が前記反射型液晶表示素子に印加する最大駆動電圧を可変できるように構成されていることを特徴とする。 In addition, the display device and the projection system of the present invention include a reflective liquid crystal display element satisfying d · Δn · | Δε | 2 ≧ 5 and d ≦ 2.5, and applying a predetermined voltage to the reflective liquid crystal display element. A maximum driving voltage of the driving circuit applied to the reflective liquid crystal display element is set corresponding to a wavelength of light incident on the reflective liquid crystal display element, or the driving circuit The maximum driving voltage applied to the liquid crystal display element is variable.

このような構成により、液晶層の薄型化による応答速度の向上、コントラストの向上と共に、飽和電圧の上昇を抑制してGREEN（５５０ｎｍ）、BLUE（４５０ｎｍ）およびホワイトランプでは４Ｖ以下、３板式プロジェクションにおいて最も飽和電圧の高いRED（６５０ｎｍ）に用いた場合でも、５〜６Ｖといった低電圧での駆動が可能となる。   With such a configuration, the response speed is improved by reducing the thickness of the liquid crystal layer, the contrast is improved, and the rise of the saturation voltage is suppressed, and GREEN (550 nm), BLUE (450 nm) and white lamps are 4 V or less in the three-plate projection. Even when used for RED (650 nm) having the highest saturation voltage, driving at a low voltage of 5 to 6 V is possible.

したがって、本発明によれば、薄型の液晶表示素子であっても高速応答性、高コントラストとともに飽和電圧の上昇を抑制して低電圧駆動を実現でき、消費電力の低減、焼き付きの防止を図ることが可能となる。   Therefore, according to the present invention, even a thin liquid crystal display element can realize low-voltage driving by suppressing an increase in saturation voltage with high-speed response and high contrast, thereby reducing power consumption and preventing burn-in. Is possible.

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態で適用される液晶表示素子１の構成を説明する模式断面図である。この液晶表示素子は反射型液晶表示素子として、画素構造を有する光反射電極１１を設けたＳｉ（シリコン）等の単結晶半導体基板（Ｓｉ駆動回路基板１０）と、これと対向する透明電極１４が設けられたガラス基板１５とを備えており、これらを対向配置してその間に垂直配向液晶２０を封入した構成となっている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of a liquid crystal display element 1 applied in the present embodiment. This liquid crystal display element is a reflective liquid crystal display element, and includes a single crystal semiconductor substrate (Si driving circuit substrate 10) such as Si (silicon) provided with a light reflecting electrode 11 having a pixel structure, and a transparent electrode 14 opposed thereto. The glass substrate 15 is provided, and these are arranged so as to face each other, and the vertically aligned liquid crystal 20 is sealed therebetween.

反射型液晶表示素子１は、Ｓｉ駆動回路基板１０として単結晶シリコン基板にＣＭＯＳやｎチャンネルＭＯＳからなるトランジスタとキャパシタからからなる駆動回路が形成され、この上にＡｌ（アルミニウム）やＡｇ（銀）などの金属膜で光反射電極１１を形成した構造となっている。この光反射電極１１は、光の反射膜と液晶に印加する電圧の電極の両方を兼ねることになる。光反射電極１１の上には、反射率を向上させるため、あるいは金属面の保護膜として、誘電体多層膜を形成していてもよい。また、光反射電極１１と垂直配向液晶２０の間には液晶配向膜１２が、ガラス基板１５の透明電極１４と垂直配向液晶２０との間には液晶配向膜１３が形成されている。   In the reflective liquid crystal display element 1, a drive circuit comprising a transistor and a capacitor made of CMOS or n-channel MOS is formed on a single crystal silicon substrate as a Si drive circuit substrate 10, and Al (aluminum) or Ag (silver) is formed thereon. The light reflecting electrode 11 is formed of a metal film such as. The light reflecting electrode 11 serves as both a light reflecting film and a voltage electrode applied to the liquid crystal. A dielectric multilayer film may be formed on the light reflecting electrode 11 to improve the reflectance or as a protective film for the metal surface. A liquid crystal alignment film 12 is formed between the light reflecting electrode 11 and the vertical alignment liquid crystal 20, and a liquid crystal alignment film 13 is formed between the transparent electrode 14 of the glass substrate 15 and the vertical alignment liquid crystal 20.

ここで、特開２００３−１０７４８２号公報に記載されているように、セル厚が２．０μｍ以下であるような垂直配向液晶セルにおいて、屈折率異方性Δnを０．１以上にすることにより、駆動電圧を５〜６Ｖにすることが可能になる。しかしながら、駆動電圧をさらに低減化する、具体的には４Ｖ以下にするためには、Δnのみによる調整では材料選別に限界が生じる。   Here, as described in JP-A-2003-107482, in a vertically aligned liquid crystal cell having a cell thickness of 2.0 μm or less, the refractive index anisotropy Δn is set to 0.1 or more. The drive voltage can be 5-6V. However, in order to further reduce the driving voltage, specifically, to 4 V or less, there is a limit to material selection in the adjustment using only Δn.

一方で、本願発明者は、駆動電圧には比誘電率異方性|Δε|の大きさも関与していることを見出し、詳しく調べたところ、液晶層の厚みd(μｍ)、屈折率異方性Δnおよび比誘電率異方性|Δε|の大きさの３者が駆動電圧（飽和電圧）に関与していることが分かった。したがって、これらの相関式として、d・Δn・|Δε|2≧５を満たすような条件であれば、駆動電圧を４Ｖ以下にできることが分かった。 On the other hand, the inventor of the present application has found that the magnitude of the relative dielectric anisotropy | Δε | is also involved in the driving voltage, and when examined in detail, the liquid crystal layer thickness d (μm), refractive index anisotropic It was found that the three factors of the property Δn and the relative dielectric anisotropy | Δε | are involved in the drive voltage (saturation voltage). Therefore, it has been found that the drive voltage can be reduced to 4 V or less as long as d · Δn · | Δε | 2 ≧ 5.

なお、垂直配向液晶デバイスとして使用に供することのできる液晶材料のΔnは０．０７〜０．２、|Δε|の値は４〜１０であることを考慮すると、液晶層の厚みdが５μｍ以上であれば、いかなる液晶材料を使用しても上記条件を満たすことになるので、本発明の趣旨に反する。また、dが３〜４μｍの時にΔnが大きな液晶を使用することで駆動電圧を低減化することができるが、下記の式からわかるように応答速度の観点から実用性に乏しいことがわかる。つまり、応答時間は、液晶層の厚みの２乗に比例し、駆動電圧の２乗に反比例するからである。   In consideration of the Δn of the liquid crystal material that can be used as a vertical alignment liquid crystal device being 0.07 to 0.2 and the value of | Δε | being 4 to 10, the thickness d of the liquid crystal layer is 5 μm or more. As long as any liquid crystal material is used, the above condition is satisfied, which is contrary to the spirit of the present invention. In addition, when d is 3 to 4 μm, the driving voltage can be reduced by using a liquid crystal having a large Δn. However, as can be seen from the following equation, it is found that the practicality is poor from the viewpoint of response speed. That is, the response time is proportional to the square of the thickness of the liquid crystal layer and inversely proportional to the square of the drive voltage.

立ち上がり時間…τon＝γ・d2／[ε(0)・Δε・(V2−Vc2)]
立ち下がり時間…τoff＝γ・d2／K・π2
（ここで、γ：液晶の粘度、ε(0)：真空の誘電率、V：液晶への印加電圧、Vc：閾値電圧、K：液晶の弾性定数である。） Rise time… τon ＝ γ ・ d 2 / [ε (0) ・ Δε ・ (V 2 −Vc 2 )]
Fall time… τoff ＝ γ ・ d 2 / K ・ π 2
(Where γ is the viscosity of the liquid crystal, ε (0) is the dielectric constant of the vacuum, V is the voltage applied to the liquid crystal, Vc is the threshold voltage, and K is the elastic constant of the liquid crystal.)

したがって、液晶デバイスの実用性を保ちながら駆動電圧を低減化するためには、同時に液晶層の厚みを薄くすることが必要である。   Therefore, in order to reduce the driving voltage while maintaining the practicality of the liquid crystal device, it is necessary to simultaneously reduce the thickness of the liquid crystal layer.

本実施形態では、液晶層の厚みが従来デバイスよりも薄い、２．５μｍ以下という液晶デバイスにおいて、d・Δn・|Δε|2≧５を満足するような条件が駆動電圧を低減し得る方法であることを示すものである。 In the present embodiment, in a liquid crystal device having a liquid crystal layer thickness of 2.5 μm or less, which is thinner than that of the conventional device, a condition that satisfies d · Δn · | Δε | 2 ≧ 5 is a method that can reduce the drive voltage. It shows that there is.

図２は、関係式、d・Δn・|Δε|2に対する飽和電圧の関係を示す図である。なお、この図に示す関係は、光の波長を５５０ｎｍとして求めたものである。この図からわかるように、d・Δn・|Δε|2≧５であれば飽和電圧は４Ｖ以下となる。 FIG. 2 is a diagram showing the relationship of the saturation voltage with respect to the relational expression d · Δn · | Δε | 2 . The relationship shown in this figure is obtained by setting the wavelength of light to 550 nm. As can be seen from this figure, if d · Δn · | Δε | 2 ≧ 5, the saturation voltage is 4 V or less.

次に、上記関係を満たす本発明の実施例を比較例とともに説明する。図３は、本発明の実施例と比較例とを示す図である。以下、順に説明する。   Next, examples of the present invention that satisfy the above relationship will be described together with comparative examples. FIG. 3 is a diagram showing an example of the present invention and a comparative example. Hereinafter, it demonstrates in order.

（比較例Ａ）
垂直配向液晶表示素子を次のようにして作製した。すなわち、透明電極が製膜されたガラス基板とＡｌ電極が形成されたＳｉ駆動回路基板とを洗浄後、蒸着装置に導入し、液晶配向膜としてＳｉＯ2膜を、蒸着角度４５〜６０°の範囲で斜め蒸着して形成した。液晶配向膜の膜厚は５０ｎｍとし、液晶のプレチルト角は約２．５°になるよう制御した。その後、液晶配向膜が形成された上記両基板間を、２．５μｍの間隔になるよう、ガラスビーズを混合したシール材を用いて貼り合わせ、下記に記載した垂直配向液晶を封入し、反射型液晶表示素子を作製した。使用した液晶のΔn、Δε、d・Δn・|Δε|2、飽和電圧（５５０ｎｍで測定）を下記に示す。Δｎ＝０．０８２、|Δε｜＝４．１、d・Δn・|Δε|2＝３．４５、飽和電圧＝６．５Ｖ。 (Comparative Example A)
A vertically aligned liquid crystal display element was produced as follows. That is, after cleaning the glass substrate on which the transparent electrode is formed and the Si driving circuit substrate on which the Al electrode is formed, the glass substrate is introduced into a vapor deposition apparatus, and a SiO2 film is formed as a liquid crystal alignment film within a vapor deposition angle range of 45 to 60 °. It was formed by oblique deposition. The thickness of the liquid crystal alignment film was 50 nm, and the pretilt angle of the liquid crystal was controlled to be about 2.5 °. Thereafter, the two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed are bonded together using a sealing material mixed with glass beads so as to have an interval of 2.5 μm, and the vertically aligned liquid crystal described below is enclosed, and the reflective type A liquid crystal display element was produced. Δn, Δε, d · Δn · | Δε | 2 and saturation voltage (measured at 550 nm) of the liquid crystal used are shown below. Δn = 0.082, | Δε | = 4.1, d · Δn · | Δε | 2 = 3.45, saturation voltage = 6.5V.

（比較例Ｂ）
垂直配向液晶表示素子を次のようにして作製した。すなわち、透明電極が製膜されたガラス基板とＡｌ電極が形成されたＳｉ駆動回路基板とを洗浄後、蒸着装置に導入し、液晶配向膜としてＳｉＯ2膜を、蒸着角度４５〜６０°の範囲で斜め蒸着して形成した。液晶配向膜の膜厚は５０ｎｍとし、液晶のプレチルト角は約２．５°になるよう制御した。その後、液晶配向膜が形成された上記両基板間を、１．９μｍの間隔になるよう、ガラスビーズを混合したシール材を用いて貼り合わせ、比較例Aに記載した垂直配向液晶を封入し、反射型液晶表示素子を作製した。d・Δn・|Δε|2は２．６２、飽和電圧（５５０ｎｍで測定）は１０Ｖであった。 (Comparative Example B)
A vertically aligned liquid crystal display element was produced as follows. That is, after cleaning the glass substrate on which the transparent electrode is formed and the Si driving circuit substrate on which the Al electrode is formed, the glass substrate is introduced into a vapor deposition apparatus, and a SiO2 film is formed as a liquid crystal alignment film within a vapor deposition angle range of 45 to 60 °. It was formed by oblique deposition. The thickness of the liquid crystal alignment film was 50 nm, and the pretilt angle of the liquid crystal was controlled to be about 2.5 °. Thereafter, the two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed are pasted together using a sealing material mixed with glass beads so as to have an interval of 1.9 μm, and the vertically aligned liquid crystal described in Comparative Example A is sealed. A reflective liquid crystal display element was produced. d · Δn · | Δε | 2 was 2.62 and the saturation voltage (measured at 550 nm) was 10V.

（比較例Ｃ）
垂直配向液晶表示素子を次のようにして作製した。すなわち、透明電極が製膜されたガラス基板とＡｌ電極が形成されたＳｉ駆動回路基板とを洗浄後、蒸着装置に導入し、液晶配向膜としてＳｉＯ2膜を、蒸着角度４５〜６０°の範囲で斜め蒸着して形成した。液晶配向膜の膜厚は５０ｎｍとし、液晶のプレチルト角は約２．５°になるよう制御した。その後、液晶配向膜が形成された上記両基板間を、１．９μｍの間隔になるよう、ガラスビーズを混合したシール材を用いて貼り合わせ、下記に記載した垂直配向液晶を封入し、反射型液晶表示素子を作製した。使用した液晶のΔn、Δε、d・Δn・|Δε|2、飽和電圧（５５０ｎｍで測定）を下記に示す。Δｎ＝０．１０３、|Δε｜＝５．０、d・Δn・|Δε|2＝４．８９、飽和電圧＝４．４Ｖ。 (Comparative Example C)
A vertically aligned liquid crystal display element was produced as follows. That is, after cleaning the glass substrate on which the transparent electrode is formed and the Si driving circuit substrate on which the Al electrode is formed, the glass substrate is introduced into a vapor deposition apparatus, and a SiO2 film is formed as a liquid crystal alignment film within a vapor deposition angle range of 45 to 60 °. It was formed by oblique deposition. The thickness of the liquid crystal alignment film was 50 nm, and the pretilt angle of the liquid crystal was controlled to be about 2.5 °. Thereafter, the two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed are pasted together using a sealing material mixed with glass beads so as to have an interval of 1.9 μm, and the vertically aligned liquid crystal described below is enclosed, and the reflection type A liquid crystal display element was produced. Δn, Δε, d · Δn · | Δε | 2 and saturation voltage (measured at 550 nm) of the liquid crystal used are shown below. Δn = 0.103, | Δε | = 5.0, d · Δn · | Δε | 2 = 4.89, saturation voltage = 4.4V.

（比較例Ｄ）
垂直配向液晶表示素子を次のようにして作製した。すなわち、透明電極が製膜されたガラス基板とＡｌ電極が形成されたＳｉ駆動回路基板とを洗浄後、蒸着装置に導入し、液晶配向膜としてＳｉＯ2膜を、蒸着角度４５〜６０°の範囲で斜め蒸着して形成した。液晶配向膜の膜厚は５０ｎｍとし、液晶のプレチルト角は約２．５°になるよう制御した。その後、液晶配向膜が形成された上記両基板間を、１．９μｍの間隔になるよう、ガラスビーズを混合したシール材を用いて貼り合わせ、下記に記載した垂直配向液晶を封入し、反射型液晶表示素子を作製した。使用した液晶のΔn、Δε、d・Δn・|Δε|2、飽和電圧（５５０ｎｍで測定）を下記に示す。Δｎ＝０．１０３、|Δε｜＝４．０、d・Δn・|Δε|2＝３．１３、飽和電圧=６．５Ｖ。 (Comparative Example D)
A vertically aligned liquid crystal display element was produced as follows. That is, after cleaning the glass substrate on which the transparent electrode is formed and the Si driving circuit substrate on which the Al electrode is formed, the glass substrate is introduced into a vapor deposition apparatus, and a SiO2 film is formed as a liquid crystal alignment film within a vapor deposition angle range of 45 to 60 °. It was formed by oblique deposition. The thickness of the liquid crystal alignment film was 50 nm, and the pretilt angle of the liquid crystal was controlled to be about 2.5 °. Thereafter, the two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed are pasted together using a sealing material mixed with glass beads so as to have an interval of 1.9 μm, and the vertically aligned liquid crystal described below is enclosed, and the reflection type A liquid crystal display element was produced. Δn, Δε, d · Δn · | Δε | 2 and saturation voltage (measured at 550 nm) of the liquid crystal used are shown below. Δn = 0.103, | Δε | = 4.0, d · Δn · | Δε | 2 = 3.13, saturation voltage = 6.5V.

(実施例１)
上記比較例と同様の方法で透明電極が製膜されたガラス基板とＡｌ電極が形成されたＳｉ駆動回路基板とを洗浄後、蒸着装置に導入し、液晶配向膜としてＳｉＯ2膜を、蒸着角度４５〜６０°の範囲で斜め蒸着して形成した。液晶配向膜の膜厚は５０ｎｍとし、液晶のプレチルト角は約２．５°になるよう制御した。その後、液晶配向膜が形成された上記両基板間を、２．４μｍの間隔になるよう、ガラスビーズを混合したシール材を用いて貼り合わせ、下記に記載した垂直配向液晶を封入し、反射型液晶表示素子を作製した。使用した液晶のΔn、Δε、d・Δn・|Δε|2、飽和電圧（５５０ｎｍで測定）を下記に示す。Δｎ＝０．１１１、|Δε｜＝７．０、d・Δn・|Δε|2＝１３．１、飽和電圧=２．８Ｖ。 (Example 1)
After cleaning the glass substrate on which the transparent electrode is formed and the Si driving circuit substrate on which the Al electrode is formed by the same method as in the comparative example, the glass substrate is introduced into a vapor deposition apparatus, and a SiO2 film is deposited as a liquid crystal alignment film at a vapor deposition angle of 45. It was formed by oblique deposition in the range of ˜60 °. The thickness of the liquid crystal alignment film was 50 nm, and the pretilt angle of the liquid crystal was controlled to be about 2.5 °. Thereafter, the two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed are pasted together using a sealing material mixed with glass beads so as to have an interval of 2.4 μm, and the vertically aligned liquid crystal described below is enclosed, and the reflection type A liquid crystal display element was produced. Δn, Δε, d · Δn · | Δε | 2 and saturation voltage (measured at 550 nm) of the liquid crystal used are shown below. Δn = 0.111, | Δε | = 7.0, d · Δn · | Δε | 2 = 13.1, saturation voltage = 2.8V.

(実施例２)
上記比較例、実施例と同様の方法で透明電極が製膜されたガラス基板とＡｌ電極が形成されたＳｉ駆動回路基板とを洗浄後、蒸着装置に導入し、液晶配向膜としてＳｉＯ2膜を、蒸着角度４５〜６０°の範囲で斜め蒸着して形成した。液晶配向膜の膜厚は５０ｎｍとし、液晶のプレチルト角は約２．５°になるよう制御した。その後、液晶配向膜が形成された上記両基板間を、１．９μｍの間隔になるよう、ガラスビーズを混合したシール材を用いて貼り合わせ、実施例１で使用した垂直配向液晶を封入し、反射型液晶表示素子を作製した。d・Δn・|Δε|2は１０．３、飽和電圧（５５０ｎｍで測定）は３．４Ｖであった。 (Example 2)
After cleaning the glass substrate on which the transparent electrode was formed and the Si driving circuit substrate on which the Al electrode was formed by the same method as in the comparative example and the example, it was introduced into the vapor deposition apparatus, and the SiO2 film was used as the liquid crystal alignment film. It was formed by oblique vapor deposition within a vapor deposition angle range of 45-60 °. The thickness of the liquid crystal alignment film was 50 nm, and the pretilt angle of the liquid crystal was controlled to be about 2.5 °. Thereafter, the two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed are bonded together using a sealing material mixed with glass beads so as to have an interval of 1.9 μm, and the vertically aligned liquid crystal used in Example 1 is sealed. A reflective liquid crystal display element was produced. d · Δn · | Δε | 2 was 10.3 and the saturation voltage (measured at 550 nm) was 3.4V.

(実施例３)
上記比較例、実施例と同様の方法で透明電極が製膜されたガラス基板とＡｌ電極が形成されたＳｉ駆動回路基板とを洗浄後、蒸着装置に導入し、液晶配向膜としてＳｉＯ2膜を、蒸着角度４５〜６０°の範囲で斜め蒸着して形成した。液晶配向膜の膜厚は５０ｎｍとし、液晶のプレチルト角は約２．５°になるよう制御した。その後、液晶配向膜が形成さ
れた上記両基板間を、１．９μｍの間隔になるよう、ガラスビーズを混合したシール材を用いて貼り合わせ、下記表に記載した垂直配向液晶を封入し、反射型液晶表示素子を作製した。使用した液晶のΔn、Δε、d・Δn・|Δε|2、飽和電圧（５５０ｎｍで測定）を下記に示す。Δｎ＝０．１４０、|Δε｜＝６．３、d・Δn・|Δε|2＝１０．６、飽和電圧＝２．８Ｖ。 Example 3
After cleaning the glass substrate on which the transparent electrode was formed and the Si driving circuit substrate on which the Al electrode was formed by the same method as in the comparative example and the example, it was introduced into the vapor deposition apparatus, and the SiO2 film was used as the liquid crystal alignment film. It was formed by oblique vapor deposition within a vapor deposition angle range of 45-60 °. The thickness of the liquid crystal alignment film was 50 nm, and the pretilt angle of the liquid crystal was controlled to be about 2.5 °. Thereafter, the two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed are bonded together using a sealing material mixed with glass beads so as to have an interval of 1.9 μm, and the vertically aligned liquid crystal described in the following table is sealed and reflected. Type liquid crystal display device was produced. Δn, Δε, d · Δn · | Δε | 2 and saturation voltage (measured at 550 nm) of the liquid crystal used are shown below. Δn = 0.140, | Δε | = 6.3, d · Δn · | Δε | 2 = 10.6, saturation voltage = 2.8V.

(実施例４)
上記比較例、実施例と同様の方法で透明電極が製膜されたガラス基板とＡｌ電極が形成されたＳｉ駆動回路基板とを洗浄後、蒸着装置に導入し、液晶配向膜としてＳｉＯ2膜を、蒸着角度４５〜６０°の範囲で斜め蒸着して形成した。液晶配向膜の膜厚は５０ｎｍとし、液晶のプレチルト角は約２．５°になるよう制御した。その後、液晶配向膜が形成された上記両基板間を、１．７μｍの間隔になるよう、ガラスビーズを混合したシール材を用いて貼り合わせ、実施例３で使用した垂直配向液晶を封入し、反射型液晶表示素子を作製した。d・Δn・|Δε|2は９．４５、飽和電圧（５５０ｎｍで測定）は３．４Ｖであった。 Example 4
After cleaning the glass substrate on which the transparent electrode was formed and the Si driving circuit substrate on which the Al electrode was formed by the same method as in the comparative example and the example, it was introduced into the vapor deposition apparatus, and the SiO2 film was used as the liquid crystal alignment film. It was formed by oblique vapor deposition within a vapor deposition angle range of 45-60 °. The thickness of the liquid crystal alignment film was 50 nm, and the pretilt angle of the liquid crystal was controlled to be about 2.5 °. Thereafter, the two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed are bonded together using a sealing material mixed with glass beads so as to have an interval of 1.7 μm, and the vertically aligned liquid crystal used in Example 3 is sealed. A reflective liquid crystal display element was produced. d · Δn · | Δε | 2 was 9.45, and the saturation voltage (measured at 550 nm) was 3.4V.

(実施例５)
上記比較例、実施例と同様の方法で透明電極が製膜されたガラス基板とＡｌ電極が形成されたＳｉ駆動回路基板とを洗浄後、蒸着装置に導入し、液晶配向膜としてＳｉＯ2膜を、蒸着角度４５〜６０°の範囲で斜め蒸着して形成した。液晶配向膜の膜厚は５０ｎｍとし、液晶のプレチルト角は約２．５°になるよう制御した。その後、液晶配向膜が形成された上記両基板間を、１．５μｍの間隔になるよう、ガラスビーズを混合したシール材を用いて貼り合わせ、実施例３、４で使用した垂直配向液晶を封入し、反射型液晶表示素子を作製した。d・Δn・|Δε|2は８．３３、飽和電圧（550nmで測定）は３．９Ｖであった。 (Example 5)
After cleaning the glass substrate on which the transparent electrode was formed and the Si driving circuit substrate on which the Al electrode was formed by the same method as in the comparative example and the example, it was introduced into the vapor deposition apparatus, and the SiO2 film was used as the liquid crystal alignment film. It was formed by oblique vapor deposition within a vapor deposition angle range of 45-60 °. The thickness of the liquid crystal alignment film was 50 nm, and the pretilt angle of the liquid crystal was controlled to be about 2.5 °. After that, the two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed are bonded together using a sealing material mixed with glass beads so that the distance is 1.5 μm, and the vertically aligned liquid crystal used in Examples 3 and 4 is enclosed. Thus, a reflective liquid crystal display element was produced. d · Δn · | Δε | 2 was 8.33, and the saturation voltage (measured at 550 nm) was 3.9 V.

(実施例６〜１１)
上記比較例、実施例と同様の方法で透明電極が製膜されたガラス基板とＡｌ電極が形成されたＳｉ駆動回路基板とを洗浄後、蒸着装置に導入し、液晶配向膜としてＳｉＯ2膜を、蒸着角度４５〜６０°の範囲で斜め蒸着して形成した。液晶配向膜の膜厚は５０ｎｍとし、液晶のプレチルト角は約２．５°になるよう制御した。その後、液晶配向膜が形成された上記両基板間を、１．９μｍあるいはは２．５μｍの間隔になるよう、ガラスビーズを混合したシール材を用いて貼り合わせ、下記表に記載した垂直配向液晶を封入し、反射型液晶表示素子を作製した。d・Δn・|Δε|2は６．１４〜１０．７、飽和電圧（５５０ｎｍで測定）は３．１Ｖ〜３．９Ｖであった。 (Examples 6 to 11)
After cleaning the glass substrate on which the transparent electrode was formed and the Si driving circuit substrate on which the Al electrode was formed by the same method as in the comparative example and the example, it was introduced into the vapor deposition apparatus, and the SiO2 film was used as the liquid crystal alignment film. It was formed by oblique vapor deposition within a vapor deposition angle range of 45-60 °. The thickness of the liquid crystal alignment film was 50 nm, and the pretilt angle of the liquid crystal was controlled to be about 2.5 °. Thereafter, the two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed are bonded together using a sealing material mixed with glass beads so that the distance between them is 1.9 μm or 2.5 μm. Was sealed to produce a reflective liquid crystal display element. d · Δn · | Δε | 2 was 6.14 to 10.7, and the saturation voltage (measured at 550 nm) was 3.1 V to 3.9 V.

なお、|Δn|に関しては、０．１５以上、０．１６や０．１７などでも同様の効果が得られる。また、|Δε|に関しても、７以上、８や９であっても同様の効果が得られる。このように、d・Δn・|Δε|2≧５であれば飽和電圧を４Ｖ以下にすることができる。 Regarding | Δn |, the same effect can be obtained when 0.15 or more, 0.16, 0.17, or the like. Further, regarding | Δε |, the same effect can be obtained even if it is 7 or more, 8 or 9. Thus, if d · Δn · | Δε | 2 ≧ 5, the saturation voltage can be reduced to 4 V or less.

ここで、Ｒ（RED）、Ｇ（GREEN）、Ｂ（BLUE）のうち、波長の関係から最も飽和電圧が高くなるＲ（RED）についての例を説明する。図４は、d・Δn・|Δε|2に対するＲ（RED）の飽和電圧の関係を示す図である。この図に示す関係は、光の波長を６５０ｎｍとして求めたものである。 Here, an example of R (RED) having the highest saturation voltage from the relationship of wavelengths among R (RED), G (GREEN), and B (BLUE) will be described. FIG. 4 is a graph showing the relationship of the saturation voltage of R (RED) with respect to d · Δn · | Δε | 2 . The relationship shown in this figure is obtained when the wavelength of light is 650 nm.

具体的には、上記実施例２に関して飽和電圧（RED）は４．５Ｖ、実施例３に関して飽和電圧（RED）は３．３Ｖ、実施例６に関して飽和電圧（RED）は４．２Ｖ、実施例９に関して飽和電圧（RED）は５．０Ｖ、実施例１０に関して飽和電圧（RED）は４．３Ｖ、実施例１１に関して飽和電圧（RED）は５．０Ｖ、比較例Ｂに関して飽和電圧（RED）は１５Ｖ、比較例Ｃに関して飽和電圧（RED）は７Ｖ、比較例Ｄに関して飽和電圧（RED）は１２Ｖとなる。   Specifically, the saturation voltage (RED) is 4.5V with respect to Example 2 above, the saturation voltage (RED) with respect to Example 3 is 3.3V, and the saturation voltage (RED) with respect to Example 6 is 4.2V. For example 9, the saturation voltage (RED) is 5.0 V, for example 10, the saturation voltage (RED) is 4.3 V, for example 11, the saturation voltage (RED) is 5.0 V, and for comparison example B, the saturation voltage (RED) is With respect to Comparative Example C, the saturation voltage (RED) is 7V, and with Comparative Example D, the saturation voltage (RED) is 12V.

図４から分かるように、Ｒ（RED）では、d・Δn・｜Δε|2の値が６近傍に飽和電圧（RED）の閾値がある。また、より実際的なセル厚であるd＝２．０μｍ、Δｎ＝０．１と規定すると、d・Δn・｜Δε|2≧６を満たすためには、|Δε|について５．５以上が必要となる。 As can be seen from FIG. 4, in R (RED), the value of d · Δn · | Δε | 2 has a threshold of saturation voltage (RED) in the vicinity of 6. Further, if d = 2.0 μm and Δn = 0.1, which are more practical cell thicknesses, in order to satisfy d · Δn · | Δε | 2 ≧ 6, | Δε | Necessary.

ここで、相関式である、d・Δn・｜Δε|2についてさらに説明する。反射型液晶表示素子で反射率が最大となるときの光路差はそのときの波長の１／２になっている。反射型液晶表示素子は、行きと帰りの分でdが２倍とみなせるため、d・Δn(eff)はλ／４となる。 Here, the correlation equation d · Δn · | Δε | 2 will be further described. The optical path difference when the reflectance is maximum in the reflective liquid crystal display element is ½ of the wavelength at that time. In the reflective liquid crystal display element, d can be regarded as doubled in the amount of going and returning, so d · Δn (eff) is λ / 4.

上記Δn(eff)はΔnのeffective、すなわち、実際の屈折率異方性である。Δnは液晶材料固有の物性値であるが、実際の垂直配向液晶デバイスに使用されているときの屈折率異方性Δn(eff)は下記式で表される。   The above Δn (eff) is the effective of Δn, that is, the actual refractive index anisotropy. Δn is a physical property value specific to the liquid crystal material, but the refractive index anisotropy Δn (eff) when used in an actual vertical alignment liquid crystal device is expressed by the following equation.

Δn(eff)＝n(//)・n（⊥）／√（n(//)2・cos2(θ)＋n(⊥)2・sin2(θ)）−n(⊥)
ここで、n(//)とは液晶の長軸方向の屈折率、n（⊥）とは液晶の短軸方向の屈折率、θは液晶分子の倒れ角である。 Δn (eff) = n (//) · n (⊥) / √ (n (//) 2 · cos 2 (θ) + n (⊥) 2 · sin 2 (θ)) − n (⊥)
Here, n (//) is the refractive index in the major axis direction of the liquid crystal, n (⊥) is the refractive index in the minor axis direction of the liquid crystal, and θ is the tilt angle of the liquid crystal molecules.

反射型液晶デバイスで反射率が最大となるとなる条件を満たすように、使用される液晶分子の倒れ角θを、すなわち、反射型液晶デバイスを駆動する電圧を設定することで高い光出力を得ることができる。   High light output is obtained by setting the tilt angle θ of the liquid crystal molecules used, that is, the voltage for driving the reflective liquid crystal device, so as to satisfy the condition that the reflectance becomes maximum in the reflective liquid crystal device. Can do.

また、θは電圧印加により液晶の倒れる角度なので、本来は０〜９０°までを取りえるが、実際のデバイスでは最大でも６０°くらいであると考えると、例えばΔnが０．１の液晶材料であっても、デバイスにおいては最大でもΔn(eff)は０．０８（Δnの８割）程度にしかならない。   In addition, θ is an angle at which the liquid crystal is tilted by applying a voltage, so it can be taken from 0 to 90 °. However, in an actual device, if it is considered to be about 60 ° at the maximum, for example, a liquid crystal material having Δn of 0.1 is used. Even so, Δn (eff) is only about 0.08 (80% of Δn) in the device.

そこで、上記の関係をまとめると、d・Δn(eff)＝λ／４、つまり、d・０．８Δn＝λ／４、d・Δn＝λ／３．２となるため、GREENではλ＝０．５５μｍということから、d・Δn・｜Δε|2が５以上であるためには、|Δε|は５．４以上（好適には５．５以上）必要となる。すなわち|Δε|≧５．５を満たすことで、４Ｖ以下の飽和電圧で駆動する条件下において、実質的に液晶の倒れ角を最大に使用することで印加電圧に対する画像の階調性（液晶分子の倒れ角の制御性）を高めることができる。 Therefore, when the above relations are summarized, d · Δn (eff) = λ / 4, that is, d · 0.8Δn = λ / 4 and d · Δn = λ / 3.2, so that λ = 0 in GREEN Therefore, in order for d · Δn · | Δε | 2 to be 5 or more, | Δε | needs to be 5.4 or more (preferably 5.5 or more). That is, by satisfying | Δε | ≧ 5.5, the gradation of the image with respect to the applied voltage (liquid crystal molecules) can be obtained by substantially using the tilt angle of the liquid crystal substantially under the condition of driving at a saturation voltage of 4 V or less. Controllability of the tilt angle).

図５は、本実施形態に係る反射型液晶表示素子をプロジェクションシステムに適用した例を示す模式図である。すなわち、プロジェクションシステム１００は、ランプ光源１０１、レンズ部１０２、ダイクロイック色分離フィルタ１０３、ダイクロイックミラー１１０、全反射ミラー１０８、１０９、ビームスプリッタ１０４ｒ、１０４ｇ、１０４ｂ、反射型液晶表示素子１ｒ、１ｇ、１ｂ、駆動回路１０５ｒ、１０５ｇ、１０５ｂ、プリズム１０６および投射レンズ１０７を備えた構成となっている。   FIG. 5 is a schematic diagram showing an example in which the reflective liquid crystal display element according to this embodiment is applied to a projection system. That is, the projection system 100 includes a lamp light source 101, a lens unit 102, a dichroic color separation filter 103, a dichroic mirror 110, total reflection mirrors 108 and 109, beam splitters 104r, 104g, and 104b, and reflective liquid crystal display elements 1r, 1g, and 1b. The driving circuits 105r, 105g, 105b, the prism 106, and the projection lens 107 are provided.

ランプ光源１０１はＲ（RED）、Ｇ（GREEN）、Ｂ（BLUE）３色の成分を含む光を出力し、例えば、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプなどで構成される。レンズ部１０２は反射型液晶表示素子１ｒ、１ｇ、１ｂが適切に照射されるように、ランプ光源１０１から出力された光を集光する。レンズ部１０２はランプ光源１０１からの光の出力を均一化するため一対のフライアイレンズとともに構成してもよい。ダイクロイック色分離フィルタ１０３、ダイクロイックミラー１１０は入力された光を所定の色光に分離するフィルタである。   The lamp light source 101 outputs light including three R (RED), G (GREEN), and B (BLUE) color components, and includes, for example, a metal halide lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, or the like. The lens unit 102 condenses the light output from the lamp light source 101 so that the reflective liquid crystal display elements 1r, 1g, and 1b are appropriately irradiated. The lens unit 102 may be configured with a pair of fly-eye lenses in order to make the light output from the lamp light source 101 uniform. The dichroic color separation filter 103 and the dichroic mirror 110 are filters that separate input light into predetermined color light.

ビームスプリッタ１０４ｒ、１０４ｇ、１０４ｂは所定の偏光（例えばP偏光）を透過し、その所定の偏光と異なる偏光方向の光（例えばP偏光と直交するS偏光）を反射することで光の偏光成分を分離する素子である。プリズム１０６は、３方向から入射した色光を合成して出射する素子であり、例えば、ダイクロイックフィルタを交差させて配置させた、いわゆる、クロスダイクロイックプリズム等で構成される。   The beam splitters 104r, 104g, and 104b transmit predetermined polarized light (for example, P-polarized light) and reflect light having a polarization direction different from the predetermined polarized light (for example, S-polarized light orthogonal to the P-polarized light), thereby converting the polarization component of the light. It is an element to separate. The prism 106 is an element that synthesizes and emits color light incident from three directions, and includes, for example, a so-called cross dichroic prism in which dichroic filters are arranged so as to intersect each other.

このシステムでは、ランプ光源１０１から出射した光をレンズ部１０２からダイクロイック色分離フィルタ１０３に送り、ここで異なる色光として２方向へ分離する。２方向へ分離された色光は、全反射ミラー１０８、１０９、ビームスプリッタ１０４ｒ、１０４ｇ、１０４ｂ、ダイクロイックミラー１１０、プリズム１０６によってＲ（RED）、Ｇ（GREEN）、Ｂ（BLUE）３色に対応した反射型液晶表示素子１ｒ、１ｇ、１ｂから成る表示部に各々送られる。   In this system, light emitted from the lamp light source 101 is sent from the lens unit 102 to the dichroic color separation filter 103, where it is separated in two directions as different color light. Color light separated in two directions corresponds to three colors of R (RED), G (GREEN), and B (BLUE) by total reflection mirrors 108 and 109, beam splitters 104r, 104g, and 104b, dichroic mirror 110, and prism 106. Each is sent to a display unit composed of the reflective liquid crystal display elements 1r, 1g and 1b.

例えば、Ｒ（RED）に対応した反射型液晶表示素子１ｒには、ランプ光源１０１からの光がダイクロイック色分離フィルタ１０３において色分離され、Ｒ（RED）およびＧ（GREEN）成分の光を含む色光が全反射ミラー１０８を反射してダイクロイックミラー１１０に供給され、そのダイクロイックミラー１１０で色分離され透過したＲ（RED）成分の光が、ビームスプリッタ１０４ｒを介して入射する。   For example, in the reflective liquid crystal display element 1r corresponding to R (RED), light from the lamp light source 101 is color-separated by the dichroic color separation filter 103, and color light including light of R (RED) and G (GREEN) components is included. Is reflected by the total reflection mirror 108 and supplied to the dichroic mirror 110, and R (RED) component light that has been color-separated and transmitted by the dichroic mirror 110 enters through the beam splitter 104r.

一方でＧ（GREEN）に対応した反射型液晶表示素子１ｇには、ランプ光源１０１からの光がダイクロイック色分離フィルタ１０３において色分離され、Ｒ（RED）およびＧ（GREEN）成分の光を含む色光が全反射ミラー１０８を反射してダイクロイックミラー１１０に供給され、そのダイクロイックミラー１１０で色分離され反射したＧ（GREEN）成分の光が、ビームスプリッタ１０４ｇを介して入射する。   On the other hand, in the reflection type liquid crystal display element 1g corresponding to G (GREEN), the light from the lamp light source 101 is color-separated by the dichroic color separation filter 103, and the color light includes light of R (RED) and G (GREEN) components. Is reflected from the total reflection mirror 108 and supplied to the dichroic mirror 110, and G (GREEN) component light that is color-separated and reflected by the dichroic mirror 110 enters through the beam splitter 104g.

Ｂ（BLUE）に対応した反射型液晶表示素子１ｂには、ランプ光源１０１からの光がダイクロイック色分離フィルタ１０３において色分離され、Ｂ（BLUE）成分の光を含む色光が、全反射ミラーで反射し、ビームスプリッタ１０４ｂを介して入射する。   In the reflective liquid crystal display element 1b corresponding to B (BLUE), the light from the lamp light source 101 is color-separated by the dichroic color separation filter 103, and the color light including the light of B (BLUE) is reflected by the total reflection mirror. Then, the light enters through the beam splitter 104b.

各反射型液晶表示素子１ｒ、１ｇ、１ｂは、各々対応する駆動回路１０５ｒ、１０５ｇ、１０５ｂによって駆動される。すなわち、各色に対応する映像信号に基づき各画素に電圧が印加され、ビームスプリッタ１０４ｒ、１０４ｇ、１０４ｂを介して入射した偏光の偏光面を液晶層で遷光させて光反射電極１１にて反射して出射する。   Each reflective liquid crystal display element 1r, 1g, 1b is driven by a corresponding drive circuit 105r, 105g, 105b. That is, a voltage is applied to each pixel based on the video signal corresponding to each color, and the polarization plane of polarized light incident through the beam splitters 104r, 104g, and 104b is reflected by the liquid crystal layer and reflected by the light reflecting electrode 11. Exit.

ビームスプリッタ１０４ｒ、１０４ｇ、１０４ｂはその出射光の所定の偏光成分をプリズム１０６に映像光として出力する。出力された各色の映像光はプリズム１０６によって合成して投射レンズ１０７に送られる。これにより、Ｒ（RED）、Ｇ（GREEN）、Ｂ（BLUE）３色に対応した映像が図示しないスクリーンに投影され、カラー画像として再現されることになる。   The beam splitters 104r, 104g, and 104b output predetermined polarization components of the emitted light to the prism 106 as image light. The output video light of each color is combined by the prism 106 and sent to the projection lens 107. As a result, an image corresponding to three colors R (RED), G (GREEN), and B (BLUE) is projected onto a screen (not shown) and reproduced as a color image.

本実施形態のプロジェクションシステム１００では、Ｒ（RED）、Ｇ（GREEN）、Ｂ（BLUE）の色各に対応して先に説明した反射型液晶表示素子１ｒ、１ｇ、１ｂを用いていることから、応答速度が速く、高コントラストで、しかも低電圧で駆動できるというメリットがある。その一方、Ｒ（RED）、Ｇ（GREEN）、Ｂ（BLUE）の各反射型液晶表示素子１ｒ、１ｇ、１ｂでは、それぞれ飽和電圧が異なることから、本実施形態では、各反射型液晶表示素子１ｒ、１ｇ、１ｂを駆動する駆動回路１０５ｒ、１０５ｇ、１０５ｂとして、各々異なる最大駆動電圧を与える点に特徴がある。   In the projection system 100 according to the present embodiment, the reflection type liquid crystal display elements 1r, 1g, and 1b described above are used corresponding to the colors of R (RED), G (GREEN), and B (BLUE). There are advantages that the response speed is high, the contrast is high, and the driving is possible with a low voltage. On the other hand, since each of the reflective liquid crystal display elements 1r, 1g, and 1b of R (RED), G (GREEN), and B (BLUE) has a different saturation voltage, each reflective liquid crystal display element is used in the present embodiment. The drive circuits 105r, 105g, and 105b for driving 1r, 1g, and 1b are characterized in that different maximum drive voltages are applied.

先に説明したように、本実施形態の反射型液晶表示素子１ｒ、１ｇ、１ｂでは、波長によって飽和電圧が異なる。例えば、Ｇ（GREEN）では波長が５５０ｎｍ、Ｂ（BLUE）では波長が４５０ｎｍであるため、飽和電圧が４Ｖ以下、Ｒ（RED）では波長が６５０ｎｍであるため、飽和電圧が５〜６Ｖとなる。したがって、この飽和電圧の違いによって、駆動回路１０５ｒ、１０５ｇ、１０５ｂから与える最大駆動電圧を各色に対応した反射型液晶表示素子１ｒ、１ｇ、１ｂ毎に変えるようにする。また、各駆動回路１０５ｒ、１０５ｇ、１０５ｂとしては、各色の飽和電圧に対応できるよう最大駆動電圧を可変して設定できるようになっている。これにより、各反射型液晶表示素子１ｒ、１ｇ、１ｂを各々の色に応じて最適に制御できるようになる。もちろん、最適な最大駆動電圧を固定的に設定して与えるようにしても構わない。   As described above, in the reflective liquid crystal display elements 1r, 1g, and 1b of the present embodiment, the saturation voltage varies depending on the wavelength. For example, since G (GREEN) has a wavelength of 550 nm and B (BLUE) has a wavelength of 450 nm, the saturation voltage is 4 V or less, and R (RED) has a wavelength of 650 nm, so the saturation voltage is 5 to 6 V. Therefore, the maximum drive voltage applied from the drive circuits 105r, 105g, and 105b is changed for each reflection type liquid crystal display element 1r, 1g, and 1b corresponding to each color due to the difference in saturation voltage. In addition, the drive circuits 105r, 105g, and 105b are configured so that the maximum drive voltage can be variably set so as to correspond to the saturation voltage of each color. Thereby, each reflection type liquid crystal display element 1r, 1g, 1b can be optimally controlled according to each color. Of course, the optimum maximum driving voltage may be fixedly set.

本発明の反射型液晶表示素子は、上記説明したプロジェクションシステムへの適用のほか、スクリーンへの投影を行わずに直接画像を表示する電子機器のディスプレイなど、各種の表示装置へ適用することが可能である。   The reflective liquid crystal display element of the present invention can be applied to various display devices such as displays of electronic devices that directly display images without being projected onto a screen, in addition to the above-described projection system. It is.

本実施形態で適用される液晶表示素子１の構成を説明する模式断面図である。It is a schematic cross section explaining the structure of the liquid crystal display element 1 applied by this embodiment. d・Δn・|Δε|2に対する飽和電圧の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the saturation voltage with respect to d * Δn * | Δε | 2 . 本発明の実施例と比較例とを示す図である。It is a figure which shows the Example and comparative example of this invention. d・Δn・|Δε|2に対するＲ（RED）の飽和電圧の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the saturation voltage of R (RED) with respect to d * Δn * | Δε | 2 . 反射型液晶表示素子をプロジェクションシステムに適用した例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example which applied the reflection type liquid crystal display element to the projection system.

符号の説明Explanation of symbols

１…反射型液晶表示素子、１０…Ｓｉ駆動回路基板、１１…光反射電極、１２…液晶配向膜、１３…液晶配向膜、１４…透明電極、１５…ガラス基板、２０…垂直配向液晶、１００…プロジェクションシステム、１０１…ランプ光源、１０３…ダイクロイック色分離フィルタ、１０５ｂ…駆動回路、１０５ｇ…駆動回路、１０５ｒ…駆動回路   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reflective type liquid crystal display element, 10 ... Si drive circuit board | substrate, 11 ... Light reflection electrode, 12 ... Liquid crystal aligning film, 13 ... Liquid crystal aligning film, 14 ... Transparent electrode, 15 ... Glass substrate, 20 ... Vertically aligned liquid crystal, 100 ... Projection system 101 ... Lamp light source 103 ... Dichroic color separation filter 105b ... Drive circuit 105g ... Drive circuit 105r ... Drive circuit

Claims (17)

光透過性電極を有する第１の基体と、光反射電極を有する第２の基体とが、前記光透過性電極および前記光反射電極を互いに対向させ、かつ垂直配向液晶から成る液晶層を介在させた状態で対向配置されている反射型液晶表示素子であって、
前記液晶層の厚さをd(μｍ)、前記垂直配向液晶の屈折率異方性をΔn、前記垂直配向液晶の比誘電率異方性の大きさを|Δε|とした場合、
d・Δn・|Δε|2≧５、d≦２．５、|Δε|≧５．５
を満たすことを特徴とする反射型液晶表示素子。 A first substrate having a light transmissive electrode and a second substrate having a light reflective electrode make the light transmissive electrode and the light reflective electrode face each other and interpose a liquid crystal layer made of vertically aligned liquid crystal. A reflective liquid crystal display element disposed oppositely in a state where
When the thickness of the liquid crystal layer is d (μm), the refractive index anisotropy of the vertically aligned liquid crystal is Δn, and the relative dielectric constant anisotropy of the vertically aligned liquid crystal is | Δε |
d · Δn · | Δε | 2 ≧ 5, d ≦ 2.5, | Δε | ≧ 5.5
A reflective liquid crystal display element characterized by satisfying: 前記垂直配向液晶の屈折率異方性Δnが０．１以上である
ことを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示素子。 The reflective liquid crystal display element according to claim 1, wherein the refractive index anisotropy Δn of the vertically aligned liquid crystal is 0.1 or more. 光透過性電極を有する第１の基体と、光反射電極を有する第２の基体とが、前記光透過性電極および前記光反射電極を互いに対向させ、かつ垂直配向液晶から成る液晶層を介在させた状態で対向配置されており、前記液晶層の厚さをd(μｍ)、前記垂直配向液晶の屈折率異方性をΔn、前記垂直配向液晶の比誘電率異方性の大きさを|Δε|とした場合、
d・Δn・|Δε|2≧５、d≦２．５、|Δε|≧５．５を満たす反射型液晶表示素子と、
前記反射型液晶表示素子に所定の電圧を印加する駆動回路と
を備えることを特徴とする表示装置。 A first substrate having a light transmissive electrode and a second substrate having a light reflective electrode make the light transmissive electrode and the light reflective electrode face each other and interpose a liquid crystal layer made of vertically aligned liquid crystal. The thickness of the liquid crystal layer is d (μm), the refractive index anisotropy of the vertically aligned liquid crystal is Δn, and the relative dielectric constant anisotropy of the vertically aligned liquid crystal is | If Δε |
a reflective liquid crystal display element satisfying d · Δn · | Δε | 2 ≧ 5, d ≦ 2.5, and | Δε | ≧ 5.5;
And a driving circuit for applying a predetermined voltage to the reflective liquid crystal display element. 前記駆動回路は、前記反射型液晶表示素子に印加する最大駆動電圧が、前記反射型液晶表示素子に入射する光の波長に対応して設定されている
ことを特徴とする請求項３記載の表示装置。 The display according to claim 3, wherein the drive circuit has a maximum drive voltage applied to the reflective liquid crystal display element corresponding to a wavelength of light incident on the reflective liquid crystal display element. apparatus. 前記駆動回路は、前記最大駆動電圧において、反射型液晶表示素子からの反射率が最大となるように設定されている
ことを特徴とする請求項４記載の表示装置。 5. The display device according to claim 4, wherein the drive circuit is set so that the reflectance from the reflective liquid crystal display element is maximized at the maximum drive voltage. 光透過性電極を有する第１の基体と、光反射電極を有する第２の基体とが、前記光透過性電極および前記光反射電極を互いに対向させ、かつ垂直配向液晶から成る液晶層を介在させた状態で対向配置されており、前記液晶層の厚さをd(μｍ)、前記垂直配向液晶の屈折率異方性をΔn、前記垂直配向液晶の比誘電率異方性の大きさを|Δε|とした場合、
d・Δn・|Δε|2≧５、d≦２．５、|Δε|≧５．５を満たす反射型液晶表示素子を備え、
前記反射型液晶表示素子が光源から出射される光の経路中に配置されている
ことを特徴とするプロジェクションシステム。 A first substrate having a light transmissive electrode and a second substrate having a light reflective electrode make the light transmissive electrode and the light reflective electrode face each other and interpose a liquid crystal layer made of vertically aligned liquid crystal. The thickness of the liquid crystal layer is d (μm), the refractive index anisotropy of the vertically aligned liquid crystal is Δn, and the relative dielectric constant anisotropy of the vertically aligned liquid crystal is | If Δε |
a reflective liquid crystal display element satisfying d · Δn · | Δε | 2 ≧ 5, d ≦ 2.5, and | Δε | ≧ 5.5;
The projection system, wherein the reflective liquid crystal display element is disposed in a path of light emitted from a light source. 前記反射型液晶表示素子が複数色の信号に対応して各々配置される表示部と、
前記表示部における各反射型液晶表示素子へ各々異なる最大駆動電圧を与える駆動回路と
を備えることを特徴とする請求項６記載のプロジェクションシステム。 A display unit in which each of the reflective liquid crystal display elements is arranged corresponding to signals of a plurality of colors;
The projection system according to claim 6, further comprising: a drive circuit that applies different maximum drive voltages to the reflective liquid crystal display elements in the display unit. 光透過性電極を有する第１の基体と、光反射電極を有する第２の基体とが、前記光透過性電極および前記光反射電極を互いに対向させ、かつ垂直配向液晶から成る液晶層を介在させた状態で対向配置されており、前記液晶層の厚さをd(μｍ)、前記垂直配向液晶の屈折率異方性をΔn、前記垂直配向液晶の比誘電率異方性の大きさを|Δε|とした場合、
d・Δn・|Δε|2≧５、d≦２．５を満たす反射型液晶表示素子と、
前記反射型液晶表示素子に所定の電圧を印加する駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、前記反射型液晶表示素子に印加する最大駆動電圧が、前記反射型液晶表示素子に入射する光の波長に対応して設定されている
ことを特徴とする表示装置。 A first substrate having a light transmissive electrode and a second substrate having a light reflective electrode make the light transmissive electrode and the light reflective electrode face each other and interpose a liquid crystal layer made of vertically aligned liquid crystal. The thickness of the liquid crystal layer is d (μm), the refractive index anisotropy of the vertically aligned liquid crystal is Δn, and the relative dielectric constant anisotropy of the vertically aligned liquid crystal is | If Δε |
a reflective liquid crystal display element satisfying d · Δn · | Δε | 2 ≧ 5 and d ≦ 2.5;
A drive circuit for applying a predetermined voltage to the reflective liquid crystal display element,
The display device, wherein the drive circuit has a maximum drive voltage applied to the reflective liquid crystal display element, corresponding to a wavelength of light incident on the reflective liquid crystal display element. 前記駆動回路が前記反射型液晶表示素子に印加する最大駆動電圧を可変できるようになっている
ことを特徴とする請求項８に記載の表示装置。 The display device according to claim 8, wherein the drive circuit can change a maximum drive voltage applied to the reflective liquid crystal display element. 前記駆動回路は、前記最大駆動電圧において、反射型液晶表示素子からの反射率が最大となうように設定されている
ことを特徴とする請求項８に記載の表示装置。 The display device according to claim 8, wherein the drive circuit is set so that the reflectance from the reflective liquid crystal display element is maximized at the maximum drive voltage. 光透過性電極を有する第１の基体と、光反射電極を有する第２の基体とが、前記光透過性電極および前記光反射電極を互いに対向させ、かつ垂直配向液晶から成る液晶層を介在させた状態で対向配置されており、前記液晶層の厚さをd(μｍ)、前記垂直配向液晶の屈折率異方性をΔn、前記垂直配向液晶の比誘電率異方性の大きさを|Δε|とした場合、
d・Δn・|Δε|2≧５、d≦２．５を満たす反射型液晶表示素子を有し、
前記反射型液晶表示素子が複数色の光に対応して各々配置される表示部と、
前記表示部における各反射型液晶表示素子へ各々異なる最大駆動電圧を与える駆動回路と
を備えることを特徴とするプロジェクションシステム。 A first substrate having a light transmissive electrode and a second substrate having a light reflective electrode make the light transmissive electrode and the light reflective electrode face each other and interpose a liquid crystal layer made of vertically aligned liquid crystal. The thickness of the liquid crystal layer is d (μm), the refractive index anisotropy of the vertically aligned liquid crystal is Δn, and the relative dielectric constant anisotropy of the vertically aligned liquid crystal is | If Δε |
a reflective liquid crystal display element satisfying d · Δn · | Δε | 2 ≧ 5 and d ≦ 2.5;
A display unit in which each of the reflective liquid crystal display elements is disposed corresponding to light of a plurality of colors;
And a drive circuit that applies different maximum drive voltages to the reflective liquid crystal display elements in the display unit. 前記複数色は赤、緑、青の３原色からなり、
前記駆動回路は、前記赤色の反射型液晶表示素子に与える最大駆動電圧が最大とされている
ことを特徴とする請求項１１記載のプロジェクションシステム。 The plurality of colors consists of three primary colors of red, green and blue.
The projection system according to claim 11, wherein the drive circuit has a maximum drive voltage applied to the red reflective liquid crystal display element. 前記複数色は赤、緑、青の３原色からなり、
前記駆動回路は、シリコン単結晶半導体基板に形成され、前記赤色の反射型液晶表示素子に与える最大駆動電圧が６Ｖ以下とされている
ことを特徴とする請求項１１記載のプロジェクションシステム。 The plurality of colors consists of three primary colors of red, green and blue.
12. The projection system according to claim 11, wherein the drive circuit is formed on a silicon single crystal semiconductor substrate, and a maximum drive voltage applied to the red reflective liquid crystal display element is 6 V or less. 前記複数色は赤、緑、青の３原色からなり、
前記駆動回路は、シリコン単結晶半導体基板に形成され、前記緑色の反射型液晶表示素子に与える最大駆動電圧が４Ｖ以下とされている
ことを特徴とする請求項１１記載のプロジェクションシステム。 The plurality of colors consists of three primary colors of red, green and blue.
The projection system according to claim 11, wherein the drive circuit is formed on a silicon single crystal semiconductor substrate, and a maximum drive voltage applied to the green reflective liquid crystal display element is 4 V or less. 光源からの光を色分離し、前記複数色の光に対応して各々配置される表示部に出力する分離光学系と、
前記表示部における各反射型液晶表示素子で得た映像光を合成する合成光学系と、
前記合成光学系によって合成された画像をスクリーンに投射する投射レンズと
を備えることを特徴とする請求項１１記載のプロジェクションシステム。 A separation optical system that color-separates light from a light source and outputs the light to a display unit disposed corresponding to the light of the plurality of colors;
A synthesizing optical system for synthesizing image light obtained by each reflective liquid crystal display element in the display unit;
The projection system according to claim 11, further comprising: a projection lens that projects an image synthesized by the synthesis optical system onto a screen. 光透過性電極を有する第１の基体と、光反射電極を有する第２の基体とが、前記光透過性電極および前記光反射電極を互いに対向させ、かつ垂直配向液晶から成る液晶層を介在させた状態で対向配置されており、前記液晶層の厚さをd(μｍ)、前記垂直配向液晶の屈折率異方性をΔn、前記垂直配向液晶の比誘電率異方性の大きさを|Δε|とした場合、
d・Δn・|Δε|2≧５、d≦２．５を満たす反射型液晶表示素子と、
前記反射型液晶表示素子に所定の電圧を印加する駆動回路とを備え、
前記駆動回路が前記反射型液晶表示素子に印加する最大駆動電圧を可変できるようになっていることを特徴とする表示装置。 A first substrate having a light transmissive electrode and a second substrate having a light reflective electrode make the light transmissive electrode and the light reflective electrode face each other and interpose a liquid crystal layer made of vertically aligned liquid crystal. The thickness of the liquid crystal layer is d (μm), the refractive index anisotropy of the vertically aligned liquid crystal is Δn, and the relative dielectric constant anisotropy of the vertically aligned liquid crystal is | If Δε |
a reflective liquid crystal display element satisfying d · Δn · | Δε | 2 ≧ 5 and d ≦ 2.5;
A drive circuit for applying a predetermined voltage to the reflective liquid crystal display element,
A display device, wherein the drive circuit can change a maximum drive voltage applied to the reflective liquid crystal display element. 光透過性電極を有する第１の基体と、光反射電極を有する第２の基体とが、前記光透過性電極および前記光反射電極を互いに対向させ、かつ垂直配向液晶から成る液晶層を介在させた状態で対向配置されており、前記液晶層の厚さをd(μｍ)、前記垂直配向液晶の屈折率異方性をΔn、前記垂直配向液晶の比誘電率異方性の大きさを|Δε|とした場合、
d・Δn・|Δε|2≧５、d≦２．５を満たす反射型液晶表示素子を有する表示部と、
前記表示部における各反射型液晶表示素子へ駆動電圧を与える駆動回路とを備え、
前記駆動回路が前記反射型液晶表示素子に印加する最大駆動電圧を可変できるようになっている
ことを特徴とするプロジェクションシステム。
A first substrate having a light transmissive electrode and a second substrate having a light reflective electrode make the light transmissive electrode and the light reflective electrode face each other and interpose a liquid crystal layer made of vertically aligned liquid crystal. The thickness of the liquid crystal layer is d (μm), the refractive index anisotropy of the vertically aligned liquid crystal is Δn, and the relative dielectric constant anisotropy of the vertically aligned liquid crystal is | If Δε |
a display unit having a reflective liquid crystal display element satisfying d · Δn · | Δε | 2 ≧ 5 and d ≦ 2.5;
A drive circuit for applying a drive voltage to each reflective liquid crystal display element in the display unit,
The projection system, wherein the drive circuit can change a maximum drive voltage applied to the reflective liquid crystal display element.
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