JP2742788B2 - 投射型表示装置 - Google Patents
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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た投射型表示装置に
関する。 〔従来の技術〕 従来液晶ライトバルブを用いた特射型表示装置は特開
昭60−179723、特開昭61−35481、特開昭61−150487に
記されているように、赤、緑、青色光を液晶ライトバル
ブにより制御し、上記3色光をダイクロイックミラーあ
るいはダイクロイックミラープリズム等により加法混色
合成した後拡大投射するものが知られている。使用され
る液晶ライトバルブは高解像度、高コントラスト比、低
電圧動作という関点から、駆動手段としてアクティブマ
トリックススイッチング素子を用い、表示モードとして
ツイステッドネマテック(以下TNと略す)モードを用い
ている。上記投射型表示装置はCRTを使った投射型表示
装置と比較し小型、軽量という特徴を有している。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら上述の従来技術は以下の問題点を有す
る。すなわちTN液晶ライトバルブの電圧透過率特性は入
射する色光の波長によって異なるためこの液晶ライトバ
ルブを用いた投射型表示装置は中間調及び黒表示におい
て色付きを生じる。またカラー表示においては色ずれを
生じるのである。 そこで本発明は上述の問題点を解決するものであり、
各色光に対応して3枚のTN液晶ライトバルブのΔnd値を
変え、それぞれの光電変換特性を最適化することによ
り、中間調、色再現性に優れた投射型表示装置を提供す
ることを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の投射型表示装置は、 第1に、一対の基板間にツイステッドネマチック型液
晶を挟持するようにしてそれぞれ構成され、それぞれが
入射する互いに異なる主波長を有する3つの色光をそれ
ぞれ変調する3つの液晶ライトバルブと、該3つの液晶
ライトバルブによって変調された色光を合成する合成手
段と、該合成手段により合成された光を投射する投射型
表示装置において、 前記各液晶ライトバルブの液晶の複屈折率Δnと、液
晶の層厚dとは、当該各液晶ライトバルブがそれぞれ入
射する色光の主波長λに対して、 2.2<Δnd/λ<2.6 なる関係を満たすように設定される ことを特徴とする。 第2に、赤色光を変調する前記液晶ライトバルブは1.
4<Δnd<1.6、緑色光を変調する前記液晶ライトバルブ
は1.2<Δnd<1.4、青色光を変調する前記液晶ライトバ
ルブは1.0<Δnd<1.2の範囲に設定されることを特徴と
する。 第3に、前記3つの液晶ライトバルブは、互いに液晶
の層厚dを等しく設定してなることを特徴とする。 〔作用〕 TN液晶を使った表示においてはその電圧透過率特性は
TN液晶の複屈折率Δnと液晶層の厚みdと入射色光の波
長λによって決まるΔnd/λが重要なパラメータとな
る。Δnd/λ値によりその電圧透過率特性が異なるので
ある。従ってΔnd/λ値を各色光を制御する3枚のTN液
晶ライトバルブにおいて互いにほぼ等しくなるように設
定することにより光電圧透過率特性を各色光間において
一致せしめることができる。従って赤色光、緑色光、青
色光の波長の大きさに順じてΔnd値を赤色光に対しては
最も大きく青色光に対して最も小さくし、緑色光に対し
てその中間となるように設定した3枚のTN液晶ライトバ
ルブを用いれば各電圧透過率特性がほぼ等しいため合成
された投射画像の中間調、黒表示は色付きの無いニュー
トラル色を得ることができる。更に上記Δnd値の制御は
液晶層の厚みdを一定にし各TN液晶の複屈折率Δnを変
えることにより容易にかつ、安価に達成できる。全く同
一の製造プロセスによりライトバルブを組立後、液晶封
入時にΔn値の異なる液晶材料を封入すれば良く、何ら
製造プロセスを増すことなく本発明の目的を達成でき
る。 更に本発明者は90℃以下のねじれ角を有するTN液晶ラ
イトバルブの電圧透過率特性を鋭意検討したところ、図
3に示すようにΔnd/λが2.2<Δnd/λ<2.6の範囲にお
いて最も直線性を有しかつ黒レベルが最も低い光電圧透
過率特性を得ることができることが判明した。Δnd/λ
が2.2以下では直線性が短かくかつ透過率が電圧に対し
て逆転する特性となってしまう。またΔnd/λが2.6以上
ではコントラスト比が低下してしまうのである。映像信
号から画像を得る場合の色再現性、色純度及びコントラ
ストが最も優れている電圧透過率特性がΔnd/λが前記
範囲にて実現できるのである。通常赤色光の主成長が0.
62μm、緑色光の主波長が0.54μm、青色光の主波長が
0.46μmであるのでΔnd値は赤色光に対して1.4<Δnd
<1.6、緑色光に対して1.2<Δnd<1.4、青色光に対し
ては1.0<Δnd<1.2の範囲に設定すれば良いことにな
る。すなわち赤色光、緑色光、青色光に対応してΔn値
の異なる液晶材料をそれぞれ赤色光で最も大きく青色光
で最も小さく緑色光に対してその中間となるように保持
せしめ各液晶ライトバルブのΔnd値を上記範囲に設定す
ることにより非常に優れたグレースケース、色再現性、
色純度、コントラスト比を有し、かつ階調反転の為い投
射画像を有する投射型表示装置を複雑な製造プロセスを
通さず安価に提供できるのである。 〔実施例〕 第1図は本実施例の投射型表示装置のTN液晶ライトバ
ルブの構成図であり、第2図は本実施例の投射型表示装
置の代表的な光学的構成図である。図4は、本実施例の
投射型表示装置の赤色光、緑色光、青色光の電圧透過率
特性図である。 以下第1図、第2図、第4図を用いて本実施例を説明
する。 第1に、第1図に基づいてTN液晶ライトバルブの構成
を説明する。透明基板101上にTN液晶の駆動手段として
ポリシリコン薄膜トランジスター(TFT)102をマトリッ
クス状に形成した。対向する基板103上には少なくともT
FT部を遮蔽するように光遮蔽層104を設けた。本実施例
では上記駆動手段としてポリシリコンTFTを用いるがこ
れに限定されるものではなくアモルファスシリコンTF
T、化合物半導体TFT、ダイオード特性を利用した二端子
素子(リングダイオード、MIM等)あるいは単純マトリ
ックス駆動でも容易に本発明の目的は達成される。上述
の一対の基板上に有機高分子膜を配向誘導層として設け
配向処理を行い基板上の液晶分子が配向軸105、配向軸1
06方向に並ぶようにした。上記2軸のなすツイスト角は
80゜とした。上述の一対の基板を空間保持材として球状
スペーサーを用いて組み合せセル厚5μ、6μ、7μの
3枚の液晶セルを得た。該3組の液晶セルにΔn値が0.
22のTN液晶を保持せしめΔnd値が0.154の赤色光制御のT
N液晶ライトバルブ、Δnd値が0.132の緑色光制御のTN液
晶ライトバルブ、Δnd値が0.11の青色光制御のTN液晶ラ
イトバルブを得た。上述のセル厚d及び複屈折率Δnは
これらの値に限定されるものでなく、Δnd値が赤色光に
対して最も大きく、青色光に対して最も小さく、緑色光
に対してその中間値となるように設定すれば良い。また
少なくとも2色の色光に対してΔnd値を最適化(例えば
赤色光のΔnd値を緑色光のΔnd値より大きく設定)して
も従来の投射画像に比較して中間調の色付は改善でき
る。更にはΔnd値が赤色光ライトバルブに対して、1.4
<Δnd<1.6、緑色光ライトバルブに対して1.2<Δnd<
1.4、青色光ライトバルブに対して1.0<Δnd<1.2の範
囲にΔnd値を設定すればより高品質な画質を得ることが
できる。上述の様にして得られた3枚の液晶ライトバル
ブは入射側において入射基板の配向軸105に対してその
透過軸110が平行となるように偏光板109を具備し、出射
側においては出射基板上の配向軸106に対して透過軸108
が直交するように偏向板107を具備している。上記偏光
板配置は90゜座標ずらした配置でも良い。 上述の方法にて得られた3枚のTN液晶ライトバルブを
用い第2図に示されるような光学的構成にて投射型表示
装置を得た。光源201からの白色光を青色反射のダイク
ロイックミラー202、緑色光反射のダイクロイックミラ
ー203、赤色光反射のダイクロイックミラー204にて3色
に分離し、前述のようにΔnd値の異なる赤色光制御TN液
晶ライトバルブ207、緑色光制御TN液晶ライトバルブ20
6、青色光制御TN液晶ライトバルブ205に導き画像形成す
る。該画像は直交する面にダイクロイックミラー面を有
する直角プリズムを4個はり合せたダイクロイックミラ
ープリズム208により合成され投射レンズにより投射画
像を形成する。上記色合成はダイクロイックミラーを3
枚用いても良い。上述の光学的構成によって得られた投
射型表示装置の赤色光、緑色光、青色光の電圧透過率特
性を第4図に示した。本実施例においては各TN液晶ライ
トバルブのΔnd値を赤色光に対して最も大きくかつ1.4
<Δnd<1.6の範囲に設定し、青色光に対して最も小さ
くかつ1.0<Δnd<1.2の範囲に設定し、緑色光に対して
は上述の2色の中間値かつ1.2<Δnd<1.4の範囲に設定
しているため各色の電圧透過率特性はほぼ一致してお
り、加えて非常に直線性の良いものとなっている。更に
黒レベルをより低く設定でき、階調の反転も起こさな
い。従って上述の3枚のTN液晶ライトバルブを用いた投
射型表示装置の投射画像はニュートラルな中間調表示及
び高コントラスト比表示が可能となった。中間調での色
度変化はほとんど認められず、従って色再現性も非常に
優れた画像が得られた。特に透過率の低い黒レベルに近
い領域での色再現性が大幅に改善された。 〔実施例2〕 本実施例は、上述の実施例と異なり、3枚の液晶ライ
トバルブでセル厚dの値を一定とし、Δn値の異なる液
晶材料を用いることによりΔnd値を設定したものであ
る。しかしながら、TN液晶ライトバルブの構成、投射型
表示装置の代表的な光学的構成図、並びに電圧透過率特
性については第1図、第2図、第4図のものと同様であ
るため、これらを用いて説明を行なう。 第1に、第1図に基づいてTN液晶ライトバルブの構成
を説明する。透明基板101上にTN液晶の駆動手段として
ポリシリコン薄膜トランジスター(TFT)102をマトリッ
クス状に形成した。対向する基板103上には少なくともT
FT部を遮蔽するように光遮蔽層104を設けた。本実施例
では上記駆動手段としてポリシリコンTFTを用いるが実
施例1と同様にこれに限定されるものではなくアモルフ
ァスシリコンTFT、化合物半導体TFT、ダイオード特性を
利用した二端子素子(リングダイオード、MIM等)単純
マトリックス駆動でも容易に本発明の目的は達成され
る。上述の一対の基板上に有機高分子膜を配向誘導層と
して設け配向処理を行い液晶分子がそれぞれ配向軸105
と配向軸106に並ぶようにした。上記2軸がなすツイス
ト角は80゜とした。空間保持材を介して上記一対の基板
を組み合せ3組のTN液晶セルを得た。真空下でΔn値の
異なるネマテック液晶材料を封入した。本実施例ではセ
ル厚を7μとし、赤色光用TN液晶ライトバルブにはΔn
値が0.21、緑色光用TN液晶ライトバルブにはΔn値が0.
19、青色光用TN液晶ライトバルブにはΔn値が0.165の
液晶材料を保持せしめた。上記Δn値は、本実施例に限
定されるものではなく、セル厚を一定にしΔn値が赤色
光ライトバルブに対して最も大きく青色光ライトバルブ
に対して最も小さく緑色光ライトバルブはその中間値と
なるようにΔn値を組み合せて設定することによって本
発明の目的を達成できる。また本発明の作用から容易に
類推できるように少なくとも2色についていΔn値を制
御しても中間調は改善できる。更にそのΔnd値が赤色光
ライトバルブにおいて1.4<Δnd<1.6、緑色光ライトバ
ルブにおいて1.2<Δnd<1.4、青色光ライトバルブにお
いて1.0<Δnd<1.2の範囲に設定すればより優れた画質
を得ることができる。上述の様にして得られた3枚の液
晶ライトバルブは入射側において入射基板の配向軸105
に対してその透過軸110が平行となるように偏光板109を
具備し、出射側においては出射基板上の配向軸106に対
して透過軸108が直交するように偏光板107を具備してい
る。上記偏光板配置は90゜座標ずらした配置でも良い。 上述の方法にて得られた3枚のTN液晶ライトバルブを
用い第2図に示されるような光学的構成にて投射型表示
装置を得た。光源201からの白色光を青色反射のダイク
ロイックミラー202、緑色光反射のダイクロイックミラ
ー203、赤色光反射のダイクロイックミラー204にて3色
に分離し、前述のようにΔnd値の異なる赤色光制御TN液
晶ライトバルブ207、緑色光制御TN液晶ライトバルブ20
6、青色光制御TN液晶ライトバルブ205に導き画像形成す
る。該画像は直交する面にダイクロイックミラー面を有
する直角プリズムを4個はり合せたダイクロイックミラ
ープリズム208により合成された投射レンズにより投射
画像を形成する。上記色合成はダイクロイックミラーを
3枚用いても良い。上述の光学的構成によって得られた
投射型表示装置の赤色光、緑色光、青色光の電圧透過率
特性を第4図に示した。本実施例においては、赤色光に
対してΔnを最も大きく、青色光に対してΔnを最も小
さく、緑色光に対してはその中間値をとるように各TN液
晶ライトバルブのΔnd値をセル厚dを一定にして制御し
ているため、各電圧透過率特性は互いにほぼ一致してい
る。更にΔnd値が赤色光に対し、1.4<Δnd<1.6、緑色
光に対して1.2<Δnd<1.4、青色光に対して1.0<Δnd
<1.2の範囲内に設定されているので各電圧透過率特性
は直線性の良く黒レベルも十分に低い。従って中間調、
色再現性、コントラスト比は非常に優れたものとなって
いる。特に中間調の色度変化合においてはいづれの中間
調においても色度変化は少なくニュートラルな色調を保
っている。また色再現性はほぼCRT並のものが得られ
た。特に従来技術では困難であった黒レベルに近い透過
率付近での色再現性に優れていた。本実施例では各TN液
晶ライトバルブは全く同一製造プロセスを経て得られた
ものであり、コスト高になることはない。またセル厚が
設定値からはずれた場合にはそのセル厚の差分をΔnの
値にて補正し(例えば本実施例において8μセルに対し
てはΔn値が0.184の液晶を封入することにより赤色光T
N液晶ライトバルブとして使用できる。)本発明の目的
を達成できる。従って従来不良品として扱われたものが
使用可能となるため歩留りを向上できる。また、あらか
じめΔnの異なる各液晶材料の粘度、しきい値電圧を等
しくしておくことも可能であり、その場合には駆動電圧
の補正を行う必要がなく、また色毎に応答速度が異なる
ことはない。本実施例中のツイストネマチック液晶は最
も応答速度を速くするという関点から分子骨格中に三重
結合部位を有するトラン系の液晶混合物が望しい。 〔実施例3〕 本実施例の液晶ライトバルブは、第5図に示すよう
に、上下透明基板501上に透明電極502をストライプ状に
形成した単純マトリックパネルである。3枚のライトバ
ルブは上下基板上には有機高分子膜によって配向誘導層
が形成されており、該配向誘導層と光学活性剤により21
0゜ツイスト角を有するセル層6μのTN液晶ライトバル
ブである。赤色光用ライトバルブについてはΔn値が0.
165、緑色光用ライトバルブについてはΔn値が0.15、
青色光用ライトバルブについてはΔn値が0.12のTN液晶
を保持させた。 上述の3枚のTN液晶ライトバルブを使って図2に示さ
れるような投射型表示装置を得た。ダイクロイックミラ
ー202、203、204にて分離された赤、緑、青色光をTN液
晶ライトバルブに入射せしめ画像形成し合成投射したと
ころ色付の無いニュートラルな中間調及び色ずれの無い
カラー表示と画像を得ることができた。通常、90゜以上
のねじれ角を有するTN表示特性は特に大きなΔnd/λ依
存性を示すが、λ射色光の波長λに応じてΔndを制御す
ることによって電圧透過率特性を一致せしめることがで
きたため上述のように優れた画質を飾ることができた。 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、3つの色光をそれ
ぞれ変調する液晶ライトバルブの液晶の複屈折率Δn
と、液層の層厚dとは、当該各液晶ライトバルブがそれ
ぞれ入射する色光の主波長λに対して、2.2<Δnd/λ<
2.6なる関係を満たすように設定したので、液晶ライト
バルブの電圧透過率特性がこの範囲で直線的となり、各
液晶ライトバルブで形成される3つの色光を合成して形
成される画像の階調変化を直線的に変化させることがで
き、階調変化が途中で反転してしまうことを無くすこと
ができる。よって、高コントラスト比で階調表示及び色
再現性に優れた投射型表示装置を提供することができ
る。
関する。 〔従来の技術〕 従来液晶ライトバルブを用いた特射型表示装置は特開
昭60−179723、特開昭61−35481、特開昭61−150487に
記されているように、赤、緑、青色光を液晶ライトバル
ブにより制御し、上記3色光をダイクロイックミラーあ
るいはダイクロイックミラープリズム等により加法混色
合成した後拡大投射するものが知られている。使用され
る液晶ライトバルブは高解像度、高コントラスト比、低
電圧動作という関点から、駆動手段としてアクティブマ
トリックススイッチング素子を用い、表示モードとして
ツイステッドネマテック(以下TNと略す)モードを用い
ている。上記投射型表示装置はCRTを使った投射型表示
装置と比較し小型、軽量という特徴を有している。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら上述の従来技術は以下の問題点を有す
る。すなわちTN液晶ライトバルブの電圧透過率特性は入
射する色光の波長によって異なるためこの液晶ライトバ
ルブを用いた投射型表示装置は中間調及び黒表示におい
て色付きを生じる。またカラー表示においては色ずれを
生じるのである。 そこで本発明は上述の問題点を解決するものであり、
各色光に対応して3枚のTN液晶ライトバルブのΔnd値を
変え、それぞれの光電変換特性を最適化することによ
り、中間調、色再現性に優れた投射型表示装置を提供す
ることを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の投射型表示装置は、 第1に、一対の基板間にツイステッドネマチック型液
晶を挟持するようにしてそれぞれ構成され、それぞれが
入射する互いに異なる主波長を有する3つの色光をそれ
ぞれ変調する3つの液晶ライトバルブと、該3つの液晶
ライトバルブによって変調された色光を合成する合成手
段と、該合成手段により合成された光を投射する投射型
表示装置において、 前記各液晶ライトバルブの液晶の複屈折率Δnと、液
晶の層厚dとは、当該各液晶ライトバルブがそれぞれ入
射する色光の主波長λに対して、 2.2<Δnd/λ<2.6 なる関係を満たすように設定される ことを特徴とする。 第2に、赤色光を変調する前記液晶ライトバルブは1.
4<Δnd<1.6、緑色光を変調する前記液晶ライトバルブ
は1.2<Δnd<1.4、青色光を変調する前記液晶ライトバ
ルブは1.0<Δnd<1.2の範囲に設定されることを特徴と
する。 第3に、前記3つの液晶ライトバルブは、互いに液晶
の層厚dを等しく設定してなることを特徴とする。 〔作用〕 TN液晶を使った表示においてはその電圧透過率特性は
TN液晶の複屈折率Δnと液晶層の厚みdと入射色光の波
長λによって決まるΔnd/λが重要なパラメータとな
る。Δnd/λ値によりその電圧透過率特性が異なるので
ある。従ってΔnd/λ値を各色光を制御する3枚のTN液
晶ライトバルブにおいて互いにほぼ等しくなるように設
定することにより光電圧透過率特性を各色光間において
一致せしめることができる。従って赤色光、緑色光、青
色光の波長の大きさに順じてΔnd値を赤色光に対しては
最も大きく青色光に対して最も小さくし、緑色光に対し
てその中間となるように設定した3枚のTN液晶ライトバ
ルブを用いれば各電圧透過率特性がほぼ等しいため合成
された投射画像の中間調、黒表示は色付きの無いニュー
トラル色を得ることができる。更に上記Δnd値の制御は
液晶層の厚みdを一定にし各TN液晶の複屈折率Δnを変
えることにより容易にかつ、安価に達成できる。全く同
一の製造プロセスによりライトバルブを組立後、液晶封
入時にΔn値の異なる液晶材料を封入すれば良く、何ら
製造プロセスを増すことなく本発明の目的を達成でき
る。 更に本発明者は90℃以下のねじれ角を有するTN液晶ラ
イトバルブの電圧透過率特性を鋭意検討したところ、図
3に示すようにΔnd/λが2.2<Δnd/λ<2.6の範囲にお
いて最も直線性を有しかつ黒レベルが最も低い光電圧透
過率特性を得ることができることが判明した。Δnd/λ
が2.2以下では直線性が短かくかつ透過率が電圧に対し
て逆転する特性となってしまう。またΔnd/λが2.6以上
ではコントラスト比が低下してしまうのである。映像信
号から画像を得る場合の色再現性、色純度及びコントラ
ストが最も優れている電圧透過率特性がΔnd/λが前記
範囲にて実現できるのである。通常赤色光の主成長が0.
62μm、緑色光の主波長が0.54μm、青色光の主波長が
0.46μmであるのでΔnd値は赤色光に対して1.4<Δnd
<1.6、緑色光に対して1.2<Δnd<1.4、青色光に対し
ては1.0<Δnd<1.2の範囲に設定すれば良いことにな
る。すなわち赤色光、緑色光、青色光に対応してΔn値
の異なる液晶材料をそれぞれ赤色光で最も大きく青色光
で最も小さく緑色光に対してその中間となるように保持
せしめ各液晶ライトバルブのΔnd値を上記範囲に設定す
ることにより非常に優れたグレースケース、色再現性、
色純度、コントラスト比を有し、かつ階調反転の為い投
射画像を有する投射型表示装置を複雑な製造プロセスを
通さず安価に提供できるのである。 〔実施例〕 第1図は本実施例の投射型表示装置のTN液晶ライトバ
ルブの構成図であり、第2図は本実施例の投射型表示装
置の代表的な光学的構成図である。図4は、本実施例の
投射型表示装置の赤色光、緑色光、青色光の電圧透過率
特性図である。 以下第1図、第2図、第4図を用いて本実施例を説明
する。 第1に、第1図に基づいてTN液晶ライトバルブの構成
を説明する。透明基板101上にTN液晶の駆動手段として
ポリシリコン薄膜トランジスター(TFT)102をマトリッ
クス状に形成した。対向する基板103上には少なくともT
FT部を遮蔽するように光遮蔽層104を設けた。本実施例
では上記駆動手段としてポリシリコンTFTを用いるがこ
れに限定されるものではなくアモルファスシリコンTF
T、化合物半導体TFT、ダイオード特性を利用した二端子
素子(リングダイオード、MIM等)あるいは単純マトリ
ックス駆動でも容易に本発明の目的は達成される。上述
の一対の基板上に有機高分子膜を配向誘導層として設け
配向処理を行い基板上の液晶分子が配向軸105、配向軸1
06方向に並ぶようにした。上記2軸のなすツイスト角は
80゜とした。上述の一対の基板を空間保持材として球状
スペーサーを用いて組み合せセル厚5μ、6μ、7μの
3枚の液晶セルを得た。該3組の液晶セルにΔn値が0.
22のTN液晶を保持せしめΔnd値が0.154の赤色光制御のT
N液晶ライトバルブ、Δnd値が0.132の緑色光制御のTN液
晶ライトバルブ、Δnd値が0.11の青色光制御のTN液晶ラ
イトバルブを得た。上述のセル厚d及び複屈折率Δnは
これらの値に限定されるものでなく、Δnd値が赤色光に
対して最も大きく、青色光に対して最も小さく、緑色光
に対してその中間値となるように設定すれば良い。また
少なくとも2色の色光に対してΔnd値を最適化(例えば
赤色光のΔnd値を緑色光のΔnd値より大きく設定)して
も従来の投射画像に比較して中間調の色付は改善でき
る。更にはΔnd値が赤色光ライトバルブに対して、1.4
<Δnd<1.6、緑色光ライトバルブに対して1.2<Δnd<
1.4、青色光ライトバルブに対して1.0<Δnd<1.2の範
囲にΔnd値を設定すればより高品質な画質を得ることが
できる。上述の様にして得られた3枚の液晶ライトバル
ブは入射側において入射基板の配向軸105に対してその
透過軸110が平行となるように偏光板109を具備し、出射
側においては出射基板上の配向軸106に対して透過軸108
が直交するように偏向板107を具備している。上記偏光
板配置は90゜座標ずらした配置でも良い。 上述の方法にて得られた3枚のTN液晶ライトバルブを
用い第2図に示されるような光学的構成にて投射型表示
装置を得た。光源201からの白色光を青色反射のダイク
ロイックミラー202、緑色光反射のダイクロイックミラ
ー203、赤色光反射のダイクロイックミラー204にて3色
に分離し、前述のようにΔnd値の異なる赤色光制御TN液
晶ライトバルブ207、緑色光制御TN液晶ライトバルブ20
6、青色光制御TN液晶ライトバルブ205に導き画像形成す
る。該画像は直交する面にダイクロイックミラー面を有
する直角プリズムを4個はり合せたダイクロイックミラ
ープリズム208により合成され投射レンズにより投射画
像を形成する。上記色合成はダイクロイックミラーを3
枚用いても良い。上述の光学的構成によって得られた投
射型表示装置の赤色光、緑色光、青色光の電圧透過率特
性を第4図に示した。本実施例においては各TN液晶ライ
トバルブのΔnd値を赤色光に対して最も大きくかつ1.4
<Δnd<1.6の範囲に設定し、青色光に対して最も小さ
くかつ1.0<Δnd<1.2の範囲に設定し、緑色光に対して
は上述の2色の中間値かつ1.2<Δnd<1.4の範囲に設定
しているため各色の電圧透過率特性はほぼ一致してお
り、加えて非常に直線性の良いものとなっている。更に
黒レベルをより低く設定でき、階調の反転も起こさな
い。従って上述の3枚のTN液晶ライトバルブを用いた投
射型表示装置の投射画像はニュートラルな中間調表示及
び高コントラスト比表示が可能となった。中間調での色
度変化はほとんど認められず、従って色再現性も非常に
優れた画像が得られた。特に透過率の低い黒レベルに近
い領域での色再現性が大幅に改善された。 〔実施例2〕 本実施例は、上述の実施例と異なり、3枚の液晶ライ
トバルブでセル厚dの値を一定とし、Δn値の異なる液
晶材料を用いることによりΔnd値を設定したものであ
る。しかしながら、TN液晶ライトバルブの構成、投射型
表示装置の代表的な光学的構成図、並びに電圧透過率特
性については第1図、第2図、第4図のものと同様であ
るため、これらを用いて説明を行なう。 第1に、第1図に基づいてTN液晶ライトバルブの構成
を説明する。透明基板101上にTN液晶の駆動手段として
ポリシリコン薄膜トランジスター(TFT)102をマトリッ
クス状に形成した。対向する基板103上には少なくともT
FT部を遮蔽するように光遮蔽層104を設けた。本実施例
では上記駆動手段としてポリシリコンTFTを用いるが実
施例1と同様にこれに限定されるものではなくアモルフ
ァスシリコンTFT、化合物半導体TFT、ダイオード特性を
利用した二端子素子(リングダイオード、MIM等)単純
マトリックス駆動でも容易に本発明の目的は達成され
る。上述の一対の基板上に有機高分子膜を配向誘導層と
して設け配向処理を行い液晶分子がそれぞれ配向軸105
と配向軸106に並ぶようにした。上記2軸がなすツイス
ト角は80゜とした。空間保持材を介して上記一対の基板
を組み合せ3組のTN液晶セルを得た。真空下でΔn値の
異なるネマテック液晶材料を封入した。本実施例ではセ
ル厚を7μとし、赤色光用TN液晶ライトバルブにはΔn
値が0.21、緑色光用TN液晶ライトバルブにはΔn値が0.
19、青色光用TN液晶ライトバルブにはΔn値が0.165の
液晶材料を保持せしめた。上記Δn値は、本実施例に限
定されるものではなく、セル厚を一定にしΔn値が赤色
光ライトバルブに対して最も大きく青色光ライトバルブ
に対して最も小さく緑色光ライトバルブはその中間値と
なるようにΔn値を組み合せて設定することによって本
発明の目的を達成できる。また本発明の作用から容易に
類推できるように少なくとも2色についていΔn値を制
御しても中間調は改善できる。更にそのΔnd値が赤色光
ライトバルブにおいて1.4<Δnd<1.6、緑色光ライトバ
ルブにおいて1.2<Δnd<1.4、青色光ライトバルブにお
いて1.0<Δnd<1.2の範囲に設定すればより優れた画質
を得ることができる。上述の様にして得られた3枚の液
晶ライトバルブは入射側において入射基板の配向軸105
に対してその透過軸110が平行となるように偏光板109を
具備し、出射側においては出射基板上の配向軸106に対
して透過軸108が直交するように偏光板107を具備してい
る。上記偏光板配置は90゜座標ずらした配置でも良い。 上述の方法にて得られた3枚のTN液晶ライトバルブを
用い第2図に示されるような光学的構成にて投射型表示
装置を得た。光源201からの白色光を青色反射のダイク
ロイックミラー202、緑色光反射のダイクロイックミラ
ー203、赤色光反射のダイクロイックミラー204にて3色
に分離し、前述のようにΔnd値の異なる赤色光制御TN液
晶ライトバルブ207、緑色光制御TN液晶ライトバルブ20
6、青色光制御TN液晶ライトバルブ205に導き画像形成す
る。該画像は直交する面にダイクロイックミラー面を有
する直角プリズムを4個はり合せたダイクロイックミラ
ープリズム208により合成された投射レンズにより投射
画像を形成する。上記色合成はダイクロイックミラーを
3枚用いても良い。上述の光学的構成によって得られた
投射型表示装置の赤色光、緑色光、青色光の電圧透過率
特性を第4図に示した。本実施例においては、赤色光に
対してΔnを最も大きく、青色光に対してΔnを最も小
さく、緑色光に対してはその中間値をとるように各TN液
晶ライトバルブのΔnd値をセル厚dを一定にして制御し
ているため、各電圧透過率特性は互いにほぼ一致してい
る。更にΔnd値が赤色光に対し、1.4<Δnd<1.6、緑色
光に対して1.2<Δnd<1.4、青色光に対して1.0<Δnd
<1.2の範囲内に設定されているので各電圧透過率特性
は直線性の良く黒レベルも十分に低い。従って中間調、
色再現性、コントラスト比は非常に優れたものとなって
いる。特に中間調の色度変化合においてはいづれの中間
調においても色度変化は少なくニュートラルな色調を保
っている。また色再現性はほぼCRT並のものが得られ
た。特に従来技術では困難であった黒レベルに近い透過
率付近での色再現性に優れていた。本実施例では各TN液
晶ライトバルブは全く同一製造プロセスを経て得られた
ものであり、コスト高になることはない。またセル厚が
設定値からはずれた場合にはそのセル厚の差分をΔnの
値にて補正し(例えば本実施例において8μセルに対し
てはΔn値が0.184の液晶を封入することにより赤色光T
N液晶ライトバルブとして使用できる。)本発明の目的
を達成できる。従って従来不良品として扱われたものが
使用可能となるため歩留りを向上できる。また、あらか
じめΔnの異なる各液晶材料の粘度、しきい値電圧を等
しくしておくことも可能であり、その場合には駆動電圧
の補正を行う必要がなく、また色毎に応答速度が異なる
ことはない。本実施例中のツイストネマチック液晶は最
も応答速度を速くするという関点から分子骨格中に三重
結合部位を有するトラン系の液晶混合物が望しい。 〔実施例3〕 本実施例の液晶ライトバルブは、第5図に示すよう
に、上下透明基板501上に透明電極502をストライプ状に
形成した単純マトリックパネルである。3枚のライトバ
ルブは上下基板上には有機高分子膜によって配向誘導層
が形成されており、該配向誘導層と光学活性剤により21
0゜ツイスト角を有するセル層6μのTN液晶ライトバル
ブである。赤色光用ライトバルブについてはΔn値が0.
165、緑色光用ライトバルブについてはΔn値が0.15、
青色光用ライトバルブについてはΔn値が0.12のTN液晶
を保持させた。 上述の3枚のTN液晶ライトバルブを使って図2に示さ
れるような投射型表示装置を得た。ダイクロイックミラ
ー202、203、204にて分離された赤、緑、青色光をTN液
晶ライトバルブに入射せしめ画像形成し合成投射したと
ころ色付の無いニュートラルな中間調及び色ずれの無い
カラー表示と画像を得ることができた。通常、90゜以上
のねじれ角を有するTN表示特性は特に大きなΔnd/λ依
存性を示すが、λ射色光の波長λに応じてΔndを制御す
ることによって電圧透過率特性を一致せしめることがで
きたため上述のように優れた画質を飾ることができた。 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、3つの色光をそれ
ぞれ変調する液晶ライトバルブの液晶の複屈折率Δn
と、液層の層厚dとは、当該各液晶ライトバルブがそれ
ぞれ入射する色光の主波長λに対して、2.2<Δnd/λ<
2.6なる関係を満たすように設定したので、液晶ライト
バルブの電圧透過率特性がこの範囲で直線的となり、各
液晶ライトバルブで形成される3つの色光を合成して形
成される画像の階調変化を直線的に変化させることがで
き、階調変化が途中で反転してしまうことを無くすこと
ができる。よって、高コントラスト比で階調表示及び色
再現性に優れた投射型表示装置を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本実施例の投射型表示装置のTN液晶ライトバル
ブの構成図。 101、103……透明基板 102……ポリシリコンTFT 104……光遮蔽層 105、106……配向軸 107、109……偏光板 108、110……偏光板の透過軸 第2図は本実施例の投射型表示装置の代表的な光学的構
成図。 201……光源 202……青色反射のダイクロイックミラー 203……緑色反射のダイクロイックミラー 204……赤色反射のダイクロイックミラー 205……青色光制御TN液晶ライトバルブ 206……緑色光制御TN液晶ライトバルブ 207……赤色光制御TN液晶ライトバルブ 208……ダイクロイックミラープリズム 209……投射レンズ 第3図は本発明の作用を説明するためのTN液晶ライトバ
ルブの電圧透過率特性図。 第4図は本実施例の投射型表示装置の赤色光、緑色光、
青色光の電圧透過率特性図。 第5図は本実施例の投射型表示装置のTN液晶ライトバル
ブの断面図。 501……透明基板 502……透明電極
ブの構成図。 101、103……透明基板 102……ポリシリコンTFT 104……光遮蔽層 105、106……配向軸 107、109……偏光板 108、110……偏光板の透過軸 第2図は本実施例の投射型表示装置の代表的な光学的構
成図。 201……光源 202……青色反射のダイクロイックミラー 203……緑色反射のダイクロイックミラー 204……赤色反射のダイクロイックミラー 205……青色光制御TN液晶ライトバルブ 206……緑色光制御TN液晶ライトバルブ 207……赤色光制御TN液晶ライトバルブ 208……ダイクロイックミラープリズム 209……投射レンズ 第3図は本発明の作用を説明するためのTN液晶ライトバ
ルブの電圧透過率特性図。 第4図は本実施例の投射型表示装置の赤色光、緑色光、
青色光の電圧透過率特性図。 第5図は本実施例の投射型表示装置のTN液晶ライトバル
ブの断面図。 501……透明基板 502……透明電極
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 1.一対の基板間にツイステッドネマチック型液晶を挟
持するようにしてそれぞれ構成され、それぞれが入射す
る互いに異なる主波長を有する3つの色光をそれぞれ変
調する3つの液晶ライトバルブと、該3つの液晶ライト
バルブによって変調された色光を合成する合成手段と、
該合成手段により合成された光を投射する投射光学手段
とを有する投射型表示装置において、 前記各液晶ライトバルブの液晶の複屈折率Δnと、液晶
の層厚dとは、当該各液晶ライトバルブがそれぞれ入射
する色光の主波長λに対して、 2.2<Δnd/λ<2.6 なる関係を満たすように設定される ことを特徴とする投射型表示装置。 2.赤色光を変調する前記液晶ライトバルブは1.4<Δn
d<1.6、緑色光を変調する前記液晶ライトバルブは1.2
<Δnd<1.4、青色光を変調する前記液晶ライトバルブ
は1.0<<Δnd<1.2の範囲に設定されることを特徴とす
る特許請求項範囲第1項記載の投射型表示装置。 3.前記3つの液晶ライトバルブは、互いに液晶の層厚
dを等しく設定してなることを特徴とする特許請求の範
囲第2項記載の投射型表示装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3751233T DE3751233T2 (de) | 1986-10-31 | 1987-10-28 | Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp. |
EP87309516A EP0266184B1 (en) | 1986-10-31 | 1987-10-28 | Projection-type display device |
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JP61-307283 | 1986-12-23 | ||
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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US5426009A (en) * | 1992-09-19 | 1995-06-20 | Merck Patent Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Polymeric composite material |
JP3791241B2 (ja) * | 1999-06-04 | 2006-06-28 | セイコーエプソン株式会社 | 投射型表示装置 |
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-
1987
- 1987-07-21 JP JP62181333A patent/JP2742788B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-10-30 KR KR1019870012085A patent/KR940009073B1/ko not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11624970B2 (en) * | 2018-09-10 | 2023-04-11 | Sony Corporation | Projection liquid crystal display device and electronic apparatus |
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Publication number | Publication date |
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JPS63271232A (ja) | 1988-11-09 |
KR940009073B1 (ko) | 1994-09-29 |
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