JP5203322B2 - Projection type liquid crystal display device - Google Patents
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Description
本発明は、ブルー相を用いた反射型の液晶パネルを備えた投射型液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a projection liquid crystal display device including a reflective liquid crystal panel using a blue phase.
ネマティック液晶やコレステリック液晶を用い、電場により液晶の配向を制御することによって画素の反射率を変化させることにより表示を行う反射型の液晶表示装置が、特許文献1において記載されている。このような反射型液晶表示装置に含まれる反射型液晶パネルは、携帯電話など中小型液晶表示装置だけでなく、プロジェクタ等の投射型液晶表示装置などにも用いられている。 Patent Document 1 discloses a reflective liquid crystal display device that uses a nematic liquid crystal or a cholesteric liquid crystal and performs display by changing the reflectance of a pixel by controlling the orientation of the liquid crystal by an electric field. The reflection type liquid crystal panel included in such a reflection type liquid crystal display device is used not only for small and medium size liquid crystal display devices such as mobile phones but also for projection type liquid crystal display devices such as projectors.
投射型液晶表示装置においては、反射型液晶パネルを用いるほかに、透過型液晶パネルやDigital Light Processing(DLP)方式を用いる方法も知られている。光源や反射板を高速に機械的な駆動により数10μsから数100μs程度で表示のON−OFFをするDLP方式に比べると、反射型・透過型の液晶パネルは、表示のON−OFFが液晶の応答時間の数msから10数ms程度であるために、動画質が劣る。このことに関しては、応答時間の低減により動画質を向上できると考えられるが、液晶の応答時間は液晶材料物性である粘度、弾性定数に依存しているため、他の液晶特性を悪化させることなく応答速度を改善することは困難であると考えられる。 In a projection type liquid crystal display device, in addition to using a reflection type liquid crystal panel, a method using a transmission type liquid crystal panel or a digital light processing (DLP) method is also known. Compared to the DLP system, which turns on and off the display in several tens to several hundreds of microseconds by mechanically driving the light source and reflector, the reflective and transmissive liquid crystal panels have a liquid crystal display that is turned on and off. Since the response time is about several ms to several tens of ms, the moving image quality is poor. With regard to this, it is thought that the moving image quality can be improved by reducing the response time, but the response time of the liquid crystal depends on the viscosity and elastic constant, which are the properties of the liquid crystal material, so that other liquid crystal properties are not deteriorated. It is considered difficult to improve the response speed.
ここで、特許文献2においては、コレステリック相と等方相の間で青色相を発現し得る低分子液晶と、該低分子液晶中に形成された高分子ネットワークであって非液晶性のモノマーが架橋剤とともに重合することにより形成された高分子ネットワークとから成る複合系液晶組成物の青色相から構成されている液晶材料が開示されている。このような液晶材料を用いると、ネマティック液晶に比べて応答速度が改善される。
Here, in
また、特許文献3においては、コレステリック相と等方相の間で青色相を発現しうる低分子液晶と、低分子液晶中に形成された高分子ネットワークとからなる高分子安定化ブルー相を用いた液晶表示素子が開示されている。特許文献3に開示された液晶表示素子では、セル基板に対して面内方向に電界を印加することによって大きな複屈折変化を示して、光の透過率が制御される。 Patent Document 3 uses a polymer-stabilized blue phase composed of a low-molecular liquid crystal capable of developing a blue phase between a cholesteric phase and an isotropic phase, and a polymer network formed in the low-molecular liquid crystal. A liquid crystal display device has been disclosed. In the liquid crystal display element disclosed in Patent Document 3, by applying an electric field in the in-plane direction to the cell substrate, a large change in birefringence is exhibited, and the light transmittance is controlled.
なお、ブルー相や上述の高分子安定化ブルー相は、3次元格子構造を有するフォトニック結晶の一種である。その格子は、液晶分子からなる二重らせん構造を有するシリンダーとディスクリネーションからなり、高分子安定化ブルー相においてはこのディスクリネーションに高分子ネットワークが形成されている。 Note that the blue phase and the above-described polymer-stabilized blue phase are a kind of photonic crystals having a three-dimensional lattice structure. The lattice is composed of a cylinder and a disclination having a double helix structure composed of liquid crystal molecules, and in the polymer-stabilized blue phase, a polymer network is formed in this disclination.
ここで、反射型の液晶パネルを有する投射型液晶表示装置に、高速応答のブルー相を当該液晶パネルに用いることにより、応答時間が向上する。 Here, the response time is improved by using a blue phase of a high-speed response for the projection-type liquid crystal display device having a reflective liquid crystal panel.
また、ブルー相液晶を用いて反射表示するためには、Bragg反射を利用するが、異なる結晶面でBragg反射された反射ピーク波長が可視波長領域に2つ以上発現する場合がある。 In addition, Bragg reflection is used for reflective display using blue phase liquid crystal, but there are cases where two or more reflection peak wavelengths reflected by Bragg on different crystal planes appear in the visible wavelength region.
そこで本発明は、反射ピーク波長が可視波長領域に2つ以上発現するブルー相液晶を挟持した液晶パネルを用いて、液晶の応答性を向上させつつ部品点数を削減した投射型液晶表示装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a projection type liquid crystal display device using a liquid crystal panel sandwiching blue phase liquid crystal having two or more reflection peak wavelengths in the visible wavelength region and improving the liquid crystal response and reducing the number of components. The purpose is to do.
本発明は、上記目的に鑑みて、電圧無印加時に光学的等方性を示し電圧印加時に光学的異方性を示して反射率を変化させる液晶層を有する液晶パネルと、前記液晶パネルに光を供給する光源と、を有し、前記光源からの光を前記液晶パネルによって反射して投射することにより画像を表示させる投射型液晶表示装置において、前記液晶層は、電圧が印加された際に、可視波長領域に第1反射ピーク波長と第2反射ピーク波長を示し、前記光源は、前記第1反射ピーク波長に対応する第1光源スペクトルと、前記第2反射ピーク波長に対応する第2光源スペクトルとを、互いに独立させて前記液晶パネルに供給する、ことを特徴とする。 In view of the above-described object, the present invention provides a liquid crystal panel having a liquid crystal layer that exhibits optical isotropy when no voltage is applied and exhibits optical anisotropy when a voltage is applied to change the reflectance, and a light beam applied to the liquid crystal panel. A light source that supplies light, and reflects the light from the light source by the liquid crystal panel and projects the image by reflecting the light, and the liquid crystal layer has a voltage applied when a voltage is applied. The first reflection peak wavelength and the second reflection peak wavelength are shown in the visible wavelength region, and the light source includes a first light source spectrum corresponding to the first reflection peak wavelength and a second light source corresponding to the second reflection peak wavelength. The spectrum is supplied to the liquid crystal panel independently of each other.
また、本発明に係る投射型液晶表示装置の一態様では、前記第1反射ピーク波長と前記第2反射ピーク波長を示す前記液晶層を第1液晶層とするとともに、前記第1液晶層を有する前記液晶パネルを第1液晶パネルとし、電圧が印加された際に、前記第1反射ピーク波長と前記第2反射ピーク波長とは異なる第3反射ピーク波長を少なくとも前記可視波長領域に示す第2液晶層を有する第2液晶パネルが、前記第1液晶パネルとは異なる位置に配置されて、前記光源は、前記第1光源スペクトルと前記第2光源スペクトルを、互いに異なるタイミングで周期的に前記第1液晶パネルに供給するとともに、前記第3反射ピーク波長に対応する第3光源スペクトルを、前記第2液晶パネルに供給し、前記第2液晶パネルには、前記第1光源スペクトルおよび前記第2光源スペクトルから、前記第3光源スペクトルが分離されて供給される、ことを特徴としてもよい。 In one aspect of the projection type liquid crystal display device according to the present invention, the liquid crystal layer showing the first reflection peak wavelength and the second reflection peak wavelength is a first liquid crystal layer, and the first liquid crystal layer is included. The liquid crystal panel is a first liquid crystal panel, and a second liquid crystal having a third reflection peak wavelength different from the first reflection peak wavelength and the second reflection peak wavelength in at least the visible wavelength region when a voltage is applied. A second liquid crystal panel having a layer is disposed at a position different from that of the first liquid crystal panel, and the light source periodically divides the first light source spectrum and the second light source spectrum at timings different from each other. In addition to being supplied to the liquid crystal panel, a third light source spectrum corresponding to the third reflection peak wavelength is supplied to the second liquid crystal panel, and the second liquid crystal panel includes the first light source spectrum. Le and the second light source spectrum, the third light source spectrum is supplied are separated, it may be characterized in that.
また、本発明に係る投射型液晶表示装置の一態様では、前記液晶パネルは、前記第1反射ピーク波長と前記第2反射ピーク波長を示す前記液晶層を第1液晶層として有するとともに、電圧が印加された際に、前記第1反射ピーク波長と前記第2反射ピーク波長とは異なる第3反射ピーク波長を少なくとも前記可視波長領域に示す第2液晶層と、一対の基板とを有し、前記第1液晶層と前記第2液晶層は、前記一対の基板によって挟持されて、前記一対の基板の間に設けられたシール材によって互いに分け隔てられて封止され、前記光源は、前記第1光源スペクトルと、前記第2光源スペクトルと、前記第3反射ピーク波長に対応する第3光源スペクトルを、前記液晶パネルに供給するとともに、少なくとも前記第1光源スペクトルと前記第2光源スペクトルは、互いに異なるタイミングで周期的に前記液晶パネルに供給される、ことを特徴としてもよい。 In one aspect of the projection type liquid crystal display device according to the present invention, the liquid crystal panel has the liquid crystal layer showing the first reflection peak wavelength and the second reflection peak wavelength as the first liquid crystal layer, and the voltage is A second liquid crystal layer that exhibits at least a third reflection peak wavelength different from the first reflection peak wavelength and the second reflection peak wavelength in the visible wavelength region when applied, and a pair of substrates, The first liquid crystal layer and the second liquid crystal layer are sandwiched between the pair of substrates and separated and sealed by a sealing material provided between the pair of substrates, and the light source includes the first liquid crystal layer A light source spectrum, a second light source spectrum, and a third light source spectrum corresponding to the third reflection peak wavelength are supplied to the liquid crystal panel, and at least the first light source spectrum and the second light source spectrum are supplied. The source spectrum is periodically supplied to the liquid crystal panel at different timings, it may be characterized in that.
また、本発明に係る投射型液晶表示装置の一態様では、前記液晶パネルは、前記第1反射ピーク波長と前記第2反射ピーク波長を示す前記液晶層を第1液晶層として有するとともに、電圧が印加された際に、前記第1反射ピーク波長と前記第2反射ピーク波長とは異なる第3反射ピーク波長を少なくとも前記可視波長領域に示す第2液晶層と、3枚の基板とを有し、前記第1液晶層は、前記3枚の基板のうちの2枚の基板に挟持されて、前記第2液晶層は、前記2枚の基板のうちの1枚の基板と、前記3枚の基板のうちの前記2枚の基板以外の1枚の基板とによって、前記第1液晶層とは異なる層に挟持されて、前記光源は、前記第1光源スペクトルと、前記第2光源スペクトルと、前記第3反射ピーク波長に対応する第3光源スペクトルを、前記液晶パネルに供給するとともに、少なくとも前記第1光源スペクトルと前記第2光源スペクトルは、互いに異なるタイミングで周期的に前記液晶パネルに供給される、ことを特徴としてもよい。 In one aspect of the projection type liquid crystal display device according to the present invention, the liquid crystal panel has the liquid crystal layer showing the first reflection peak wavelength and the second reflection peak wavelength as the first liquid crystal layer, and the voltage is A second liquid crystal layer showing at least a third reflection peak wavelength different from the first reflection peak wavelength and the second reflection peak wavelength in the visible wavelength region when applied, and three substrates; The first liquid crystal layer is sandwiched between two of the three substrates, and the second liquid crystal layer includes one of the two substrates and the three substrates. The light source is sandwiched between layers different from the first liquid crystal layer by one substrate other than the two substrates, and the light source includes the first light source spectrum, the second light source spectrum, and the The third light source spectrum corresponding to the third reflection peak wavelength is Supplies to the liquid crystal panel, wherein at least the first light source spectrum second source spectrum is periodically supplied to the liquid crystal panel at different timings, may be characterized in that.
また、本発明に係る投射型液晶表示装置の一態様では、前記第1液晶層が、前記第2液晶層に対して前記液晶パネルにおける光入射側に挟持される場合には、前記光源は、前記第1光源スペクトルおよび前記第2光源スペクトルよりも前記第3光源スペクトルの光量が多くなるように前記液晶パネルに供給し、前記第2液晶層が、前記第1液晶層に対して前記液晶パネルにおける光入射側に挟持される場合には、前記光源は、前記第3光源スペクトルよりも前記第1光源スペクトル又は前記第2光源スペクトルの光量が多くなるように前記液晶パネルに供給する、ことを特徴としてもよい。 In one aspect of the projection type liquid crystal display device according to the present invention, when the first liquid crystal layer is sandwiched on the light incident side of the liquid crystal panel with respect to the second liquid crystal layer, the light source is The third light source spectrum is supplied to the liquid crystal panel so that the amount of light of the third light source spectrum is larger than that of the first light source spectrum and the second light source spectrum, and the second liquid crystal layer is compared with the first liquid crystal layer. The light source is supplied to the liquid crystal panel so that the amount of light of the first light source spectrum or the second light source spectrum is larger than that of the third light source spectrum. It may be a feature.
また、本発明に係る投射型液晶表示装置の一態様では、前記可視波長領域において、400nm以上500nm未満の領域を青色可視波長領域、500nm以上600nm以下の領域を緑色可視波長領域、600nm未満700nm以下となる領域を赤色可視波長領域とし、前記第1反射ピーク波長、前記第2反射ピーク波長、前記第3反射ピーク波長は、前記青色、緑色、赤色可視波長領域のうち、それぞれ異なる色の可視波長領域において存在する、ことを特徴としてもよい。 In one aspect of the projection type liquid crystal display device according to the present invention, in the visible wavelength region, a region of 400 nm or more and less than 500 nm is a blue visible wavelength region, a region of 500 nm or more and 600 nm or less is a green visible wavelength region, and less than 600 nm is 700 nm or less. The first reflection peak wavelength, the second reflection peak wavelength, and the third reflection peak wavelength are visible wavelengths of different colors from the blue, green, and red visible wavelength regions. It may be characterized by existing in a region.
また、本発明に係る投射型液晶表示装置の一態様では、前記液晶層は、ブルー相液晶を含む、ことを特徴としてもよい。 In the projection type liquid crystal display device according to the aspect of the invention, the liquid crystal layer may include a blue phase liquid crystal.
また、本発明に係る投射型液晶表示装置の一態様では、前記ブルー相液晶は、高分子によってネットワーク化されることにより安定化される、ことを特徴としてもよい。 In one aspect of the projection type liquid crystal display device according to the present invention, the blue phase liquid crystal may be stabilized by being networked with a polymer.
また、本発明に係る投射型液晶表示装置の一態様では、前記液晶パネルは、前記液晶層を挟持する一対の基板を有し、前記一対の基板のうちの光入射側の基板には、円偏光板が設けられている、ことを特徴としてもよい。 Further, in one aspect of the projection type liquid crystal display device according to the present invention, the liquid crystal panel has a pair of substrates that sandwich the liquid crystal layer, and a light incident side substrate of the pair of substrates has a circular shape. A polarizing plate may be provided.
また、本発明に係る投射型液晶表示装置の一態様では、前記液晶パネルは、前記液晶層を挟持する一対の基板を有し、前記一対の基板のうちの光入射側の基板は、透明の基板であって、櫛歯状に形成された電極を有し、前記電極に電圧が印加されることにより、前記液晶層に横電界が印加される、ことを特徴としてもよい。 In one aspect of the projection type liquid crystal display device according to the present invention, the liquid crystal panel includes a pair of substrates that sandwich the liquid crystal layer, and the light incident side substrate of the pair of substrates is transparent. The substrate may include an electrode formed in a comb shape, and a lateral electric field may be applied to the liquid crystal layer by applying a voltage to the electrode.
また、本発明に係る投射型液晶表示装置の一態様では、前記第1液晶層及び前記第2液晶層は、共通する温度領域において発現するブルー相液晶を含む、ことを特徴としてもよい。 In the projection type liquid crystal display device according to the aspect of the invention, the first liquid crystal layer and the second liquid crystal layer may include a blue phase liquid crystal that appears in a common temperature range.
以上説明したように、本発明によれば、反射ピーク波長が2つ以上発現するブルー相液晶を挟持した液晶パネルを用いて、液晶の応答性を向上させつつ部品点数を削減した投射型液晶表示装置を提供できる。 As described above, according to the present invention, a projection type liquid crystal display using a liquid crystal panel sandwiching a blue phase liquid crystal that exhibits two or more reflection peak wavelengths while reducing the number of components while improving the response of the liquid crystal. Equipment can be provided.
以下において、本発明に係る投射型液晶表示装置の実施形態と実施例とを説明する。本発明は、下記の実施形態および実施例をはじめとして本明細書において開示された技術的思想の範囲において、適宜変更が可能であるのはいうまでもない。 Hereinafter, embodiments and examples of the projection type liquid crystal display device according to the present invention will be described. It goes without saying that the present invention can be appropriately modified within the scope of the technical idea disclosed in the present specification including the following embodiments and examples.
まず、本実施形態にかかる投射型液晶表示装置の動作原理を、図1および図2を用いて説明する。まず、図1は、本実施形態に係る投射型液晶表示装置における反射型の液晶パネルの画素構造と、電圧ON−OFFにおける光の状態を説明する図である。図1においては、反射型の液晶パネルにおける1画素の構造が模式的に示される。 First, the principle of operation of the projection type liquid crystal display device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, FIG. 1 is a diagram for explaining a pixel structure of a reflective liquid crystal panel in a projection type liquid crystal display device according to the present embodiment and a light state at a voltage ON-OFF. FIG. 1 schematically shows the structure of one pixel in a reflective liquid crystal panel.
図1に示すように、反射型の液晶パネルは、少なくとも光入射側が透明な基板101と基板102間に、ブルー相液晶を含んで構成される液晶層104が挟持されている。基板101は、櫛歯状に形成された電極を有し、液晶層104は、可視波長領域に独立した2つの反射ピークを有するブルー相液晶、又は、可視波長領域に1つの反射ピークを有するブルー相液晶からなる。ここで可視波長領域とは、本明細書においては、360nmから830nmの波長の領域をいうものとする。ブルー相液晶は電圧無印加時には光学的等方性を示し、電圧を印加すると光学的異方性を示す。
As shown in FIG. 1, in a reflective liquid crystal panel, a
また、液晶層104に複屈折を誘起する際、基板101と基板102は基板間距離を十分にとって電界が印加された時の位相差がλ/4となるよう配した。さらに、基板101において液晶層104の反対側には、位相差板(λ/4板)106および偏光板105が配置されており、円偏光板を形成している。本実施形態に係る反射型の液晶パネルでは、光を入射する側の基板101に円偏光板を有し、少なくとも光入射側の基板101には櫛歯電極を配した透明基板を用いて、ブルー相液晶を含んで構成される液晶層104が挟持されている画素構造を有するものであるが、この構造に限定されるものではない。
Further, when inducing birefringence in the
また、円偏光板は、ブルー相液晶を挟持した液晶パネルから離れて配置されていてもよいし、光入射側の基板101において、ブルー相液晶が挟持されている側の反対側もしくはブルー相液晶が挟持されている側のいずれに配置されてもよい。また、反射型の液晶パネルの色純度を上げるために、カラーフィルタを形成してもよいし、ブルー相液晶の格子面を揃えるために、基板101又は基板102において配向膜を形成してもよい。
The circularly polarizing plate may be disposed away from the liquid crystal panel sandwiching the blue phase liquid crystal, or on the light
次に、ブルー相液晶を挟持した反射型液晶パネルの各画素の動作原理を、左円偏光板を用いた場合を例に説明する。図1において示されるように、まず、図中上方から偏光板105を経て直線偏光が入射すると、位相差板(λ/4板)106により左円偏光となる。すなわち、左円偏光板を用いることにより液晶層104に入射する光は左円偏光となる。液晶層104は、電圧無印加時には光学的等方性であり、入射した左円偏光はブルー相液晶の格子面で反射される。反射された光は、右円偏光となり、再び位相差板(λ/4板)106を通過すると元の直線偏光と直交する直線偏光となるため、偏光板105を通過することが出来ない。一方、電圧印加時には、液晶層104は光学的異方性を示す。電圧に応じて透過率は変化するが、最大透過率を示すのは、液晶層104に入射した左円偏光は楕円偏光に変換され、ブルー相液晶中の格子面で反射した後、再度、液晶層104、位相差板(λ/4板)106を通過すると位相差が360°ずれ元の直線偏光となるため、偏光板を通過することが出来る。また、右円偏光板を用いた場合、液晶層104に入射される光が右円偏光となるものの、上記と同様の動作原理となる。以上、円偏光板を有し、液晶層104に対する電圧のON−OFFによって光学的性質を変化させることで、液晶パネルから反射光を必要に応じて取り出す制御が可能となる。
Next, the operation principle of each pixel of the reflective liquid crystal panel sandwiching the blue phase liquid crystal will be described by taking the case of using the left circularly polarizing plate as an example. As shown in FIG. 1, when linearly polarized light enters through the
次に、図2は、2つの反射ピークを有するブルー相液晶から反射光を選択的に取り出す方法について説明する図である。同図を用いることにより、可視波長領域に独立した2つの反射ピークである第1反射ピーク波長λ1、第2反射ピーク波長λ2を有するブルー相液晶の画素から、λ1もしくはλ2の反射光を個別に取り出す方法を説明する。図2においては、図1に示す液晶層104に反射ピーク波長λ1およびλ2を有するブルー相液晶を用いた液晶パネルをもとに説明する。液晶層104は電圧無印加時に光学的等方性を示し、電圧印加時に光学的異方性を示す。上記原理から電圧印加時に入射した光は、誘起された複屈折により円偏光板を通過してくるが、光源に白色光を用いると、λ1およびλ2が共に反射・通過するため独立に取り出すことが出来ない。2つの反射ピークに対応する光を個別に取り出すためには、第1反射ピーク波長λ1に対応する第1光源スペクトルおよび、第2反射ピーク波長λ2に対応する第2光源スペクトルをそれぞれ独立して液晶パネルに入射させる必要がある。そこで、光源には、第1光源スペクトルΛ1および第2光源スペクトルΛ2を互いに独立させて液晶パネルに供給することが可能な光源を用いる。図2に示すように、λ1の光を取り出す場合、光源の第1光源スペクトルΛ1をONにし、液晶パネルの画素に電圧を印加する。液晶パネルに入射した第1光源スペクトルΛ1の光は、複屈折が誘起された液晶層104の格子面で反射され偏光板を通過することが出来る。同様に第2反射ピーク波長λ2の光を取り出す場合、光源の第2光源スペクトルΛ2をONにし、液晶パネルの画素に電圧を印加する。また、第1反射ピーク波長λ1および第2反射ピーク波長λ2を共に取り出す場合は、光源の第1光源スペクトルΛ1および第2光源スペクトルΛ2をONにする。そして、液晶パネルの画素に電圧を印加すると第1反射ピーク波長λ1および第2反射ピーク波長λ2の光は複屈折が誘起された液晶層104の格子面で反射され、偏光板を通過する。さらに、光源のON−OFFに関わらず、画素の電圧無印加時には、液晶層104が光学的等方性を示すため、入射する光は液晶層104の格子面で反射されるものの、円偏光板を通過することが出来ないため、光を取り出すことはできない。しかし、界面における光の反射による光漏れを防ぐため、光源はOFFの方が好ましい。なお、本実施形態における第1反射ピーク波長λ1に対応する第1光源スペクトルΛ1は、少なくとも第1反射ピーク波長λ1を含めてその周辺に強度を有する波長分布のことをいう。第1光源スペクトルΛ1としては、そのピーク強度が第1反射ピーク波長λ1とほぼ一致して、当該ピーク強度となる波長から離れるにつれて強度が減衰するような分布となるのが望ましい。第2光源スペクトルΛ2においても同様である。
Next, FIG. 2 is a diagram for explaining a method of selectively extracting reflected light from a blue phase liquid crystal having two reflection peaks. By using this figure, the reflection of λ 1 or λ 2 from a blue phase liquid crystal pixel having a first reflection peak wavelength λ 1 and a second reflection peak wavelength λ 2 which are two independent reflection peaks in the visible wavelength region. A method for individually extracting light will be described. 2 will be described based on a liquid crystal panel using a blue phase liquid crystal having reflection peak wavelengths λ 1 and λ 2 in the
上記方法により、2つ以上の反射ピークを有するブルー相液晶を用いた液晶パネルの画素から、1つの反射光を取り出すことが可能である。 By the above method, it is possible to take out one reflected light from a pixel of a liquid crystal panel using a blue phase liquid crystal having two or more reflection peaks.
以上のような観点から、反射型の液晶パネルを用いた投射型液晶表示装置をフルカラー表示する場合について説明する。この場合には、例えば、青色の可視波長領域(400nm以上500nm未満)における第1反射ピーク波長λ1と、赤色の可視波長領域(600nmよりも大きく700nm以下)における第2反射ピーク波長λ2とを有するブルー相液晶からなる液晶層104Aを有する第1液晶パネルと、緑色の可視波長領域(500nm以上600nm以下)における第3反射ピーク波長λ3を有するブルー相液晶からなる液晶層104Bを有する第2液晶パネルとを、異なる位置に配置して独立に電圧制御すればよい。そして、光源は、青色の可視波長領域において主に分布して赤色の可視波長領域において分布が存在しない第1光源スペクトルΛ1と、緑色の可視波長領域において主に分布する第3光源スペクトルΛ3と、赤色の可視波長領域において主に分布して青色の可視波長領域において分布が存在しない第2光源スペクトルΛ2とがそれぞれ独立に供給されるように制御する。なお、本明細書および図面において、特に断りなく赤、緑、青という文言を用いる場合には、上記の可視波長帯域に対応しているものとする。
From the above viewpoint, a case where a projection liquid crystal display device using a reflective liquid crystal panel performs full color display will be described. In this case, for example, the first reflection peak wavelength λ 1 in the blue visible wavelength region (400 nm or more and less than 500 nm) and the second reflection peak wavelength λ 2 in the red visible wavelength region (greater than 600 nm and 700 nm or less) A first liquid crystal panel having a
図3は、上記の第1液晶パネルと第2液晶パネルとを用いた投射型液晶表示装置を、フルカラー表示する場合における表示方法の一例を説明するための図である。この投射型液晶表示装置においては、赤色、緑色、青色の発光が独立に供給されるように制御され、具体的には、3つの発光が異なるタイミングで時分割されて周期的に液晶パネルに供給される。第1液晶パネルにおける画素PX1を赤色に表示する場合、光源の赤色をONにし、画素PX1に電圧を印加する。第1液晶パネルの液晶層104Aは複屈折を誘起するため、格子面で反射した赤色の光は円偏光板を通過し、赤色が表示される。なお、第2液晶パネルに、赤色が入射する場合には、液晶層104Bに赤色を反射する成分を含んでいないため、電圧印加の有無に関わらず、液晶層104Bを透過する。ただし、第2液晶パネルの液晶層104Bと基板102の界面反射の光もれを防ぐため、電圧を印加しないようにするのが好ましい。同様にして、当該投射型液晶表示装置においては、画素PX2を緑色に表示、画素PX1を青色に表示することが独立して出来る。そして、第1光源スペクトルΛ1及び第2光源スペクトルΛ2が光源から供給されるタイミングに応じて、第1液晶パネルの画素PX1は供給される光源スペクトルに応じた画像を生成するように駆動される。また、第3光源スペクトルΛ3が供給されるタイミングに応じて第2液晶パネルの画素PX2は駆動されて、これらに2つの液晶パネルから生成される画像が合成されることにより、フルカラーの画像が表示されることとなる。なお、ここでは第2液晶パネルの液晶層104Bにおいてもブルー相液晶が含まれることとしているが、第2液晶パネルは、例えば、ネマティック液晶が封止された透過型・反射型の液晶パネルであって、第2液晶パネルに第3光源スペクトルが供給されるようにしてもよい。この場合においても、第1液晶パネルによって、第1光源スペクトルおよび第2光源スペクトルから生成された画像、および、当該第2液晶パネルによって第3光源スペクトルから生成された画像が合成されて、フルカラーの画像が表示されることとなる。
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a display method in the case of performing full color display on the projection type liquid crystal display device using the first liquid crystal panel and the second liquid crystal panel. In this projection type liquid crystal display device, red, green and blue light emission are controlled to be supplied independently. Specifically, the three light emission are time-divided at different timings and periodically supplied to the liquid crystal panel. Is done. When the pixel PX1 in the first liquid crystal panel is displayed in red, the red light source is turned on and a voltage is applied to the pixel PX1. Since the
上述したように、赤色と青色の光を画素PX1に個別に入射することにより、第1液晶パネルにおける2つの反射ピークの光を分解することができるため、赤色、緑色、青色を独立に表示することが可能となる。光源は、上述のように、第1光源スペクトルΛ1と、第3光源スペクトルΛ3と、第2光源スペクトルΛ2とが独立して液晶パネルに供給されるように発光しているが、第3光源スペクトルΛ3の存在は画素PX1の表示への影響が少ないため、第1光源スペクトルΛ1又は第2光源スペクトルΛ2に従属させて同時に発光するようにしてもよく、少なくとも第1光源スペクトルΛ1及び第2光源スペクトルΛ2が、互いに独立して液晶パネルに供給されればよい。 As described above, since light of two reflection peaks in the first liquid crystal panel can be decomposed by individually entering red and blue light into the pixel PX1, red, green, and blue are displayed independently. It becomes possible. As described above, the light source emits light so that the first light source spectrum Λ 1 , the third light source spectrum Λ 3 , and the second light source spectrum Λ 2 are independently supplied to the liquid crystal panel. Since the presence of the three light source spectrum Λ 3 has little influence on the display of the pixel PX1, it may be caused to emit light simultaneously depending on the first light source spectrum Λ 1 or the second light source spectrum Λ 2 , and at least the first light source spectrum. It is only necessary that Λ 1 and the second light source spectrum Λ 2 are supplied to the liquid crystal panel independently of each other.
図4は、異なる位置に配置された第1液晶パネルと第2液晶パネルとを用いた投射型液晶表示装置を、フルカラー表示する場合における表示方法の他の例を説明するための図である。図4においては、第1光源スペクトルΛ1と第3光源スペクトルΛ3とを有する緑青の発光と、第2光源スペクトルΛ2と第3光源スペクトルΛ3とを有する赤緑の発光とが、異なるタイミングで開始して交互に発光する。当該投射型液晶表示装置において、赤色を表示する場合、光源の赤緑をONとし、画素PX1に電圧を印加する。画素PX1に入射した赤緑の光は、複屈折が誘起された液晶層104Aの格子面で赤色のみ反射され、円偏光板を通過する。青色を表示する場合も同様にすることが出来る。緑色を表示する場合には、画素PX2に電圧を印加し、光源は赤緑の発光と、緑青の発光とを共にON状態としているが、光源は赤緑、緑青のうち少なくとも一方がONのときであれば表示できる。すなわち、光源は、赤緑青の各発光が異なるタイミングで周期的に繰り返されるのではなく、赤緑の発光と緑青の発光、赤の発光と緑青の発光、もしくは、赤緑の発光と青の発光における2つの発光がそれぞれ交互に繰り返されるように制御してもよい。
FIG. 4 is a diagram for explaining another example of the display method in the case of performing full color display on the projection type liquid crystal display device using the first liquid crystal panel and the second liquid crystal panel arranged at different positions. In FIG. 4, the green-blue emission having the first light source spectrum Λ 1 and the third light source spectrum Λ 3 is different from the red-green emission having the second light source spectrum Λ 2 and the third light source spectrum Λ 3. It starts at the timing and emits light alternately. In the projection type liquid crystal display device, when displaying red, the red and green light sources are turned on and a voltage is applied to the pixel PX1. The red-green light incident on the pixel PX1 is reflected only by the red light on the lattice plane of the
なお、本実施形態に係る液晶層104に含まれるブルー相液晶は、格子サイズが、可視光波長程度であり、可視波長領域にBragg反射に起因する反射ピーク波長を有する。よって、ブルー相液晶の反射を目視にて観察すると、入射光に対する結晶の向きに依存して、Bragg反射に由来した反射光により呈色する。可視波長領域に反射ピーク波長が2つ存在する場合が生じるのは、反射ピーク波長が、格子定数dおよびミラー指数(hkl)を用いてλhkl=2nd/(h2+k2+l2)1/2に依存するためである。このため、2つの反射ピークのうちの長波長側の反射ピークに対して1/1.4倍となる波長に、短波長側の反射ピークが生じる。
Note that the blue phase liquid crystal included in the
なお、本実施形態に係る投射型液晶表示装置では、第1反射ピーク波長および第2反射ピーク波長を有する反射型の液晶パネルに、第1光源スペクトルと第2光源スペクトルが独立に供給される。したがって、光源において、第1光源スペクトルの発光と第2光源スペクトルの発光の制御が互いに独立して、同時に当該液晶パネルに供給されて一時的に紫色を表示する場合が生じてもよい。また、光源において、第1光源スペクトルの発光期間と第2光源スペクトルの発光期間が互いに独立して、異なるタイミングで周期的に供給されることにより、時間的に混色されて紫色が表示されてもよい。 In the projection type liquid crystal display device according to the present embodiment, the first light source spectrum and the second light source spectrum are independently supplied to the reflective liquid crystal panel having the first reflection peak wavelength and the second reflection peak wavelength. Therefore, in the light source, there may be a case where the control of the light emission of the first light source spectrum and the light emission of the second light source spectrum is independently supplied to the liquid crystal panel and temporarily displays purple. Further, in the light source, even if the light emission period of the first light source spectrum and the light emission period of the second light source spectrum are periodically supplied at different timings, the colors are temporally mixed and purple is displayed. Good.
なお、上記の実施形態、及び下記の各実施例の説明においては、第1反射ピーク波長λ1が青色可視波長領域に存在し、第2反射ピーク波長λ2が赤色可視波長領域に存在し、第3反射ピーク波長λ3が緑色可視波長領域に存在するが、例えば、第1反射ピーク波長が緑色可視波長領域に、第2反射ピーク波長が赤色可視波長領域に存在して、第3反射ピーク波長が青色可視波長領域に存在するようにブルー層液晶が作成されてもよい。以下においては、実施例を用いて本発明をより具体的に説明する。 In the description of the above embodiment and the following examples, the first reflection peak wavelength λ 1 exists in the blue visible wavelength region, the second reflection peak wavelength λ 2 exists in the red visible wavelength region, The third reflection peak wavelength λ 3 is present in the green visible wavelength region. For example, the first reflection peak wavelength is present in the green visible wavelength region and the second reflection peak wavelength is present in the red visible wavelength region. The blue layer liquid crystal may be prepared so that the wavelength exists in the blue visible wavelength region. In the following, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
まず、本発明の投射型液晶表示装置に係る第1の実施例を図面に基づいて詳述する。 First, a first embodiment of the projection type liquid crystal display device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図5は、本実施例に係る投射型液晶表示装置の主要部である色分離合成系の基本構成図であり、図6は本実施例に係る反射型の液晶パネルにおける一画素の薄膜トランジスタを含む模式断面図を示し、図7は、本実施例に係る反射型の液晶パネルの一画素における構造の概略図を示している。 FIG. 5 is a basic configuration diagram of a color separation / synthesis system which is a main part of the projection type liquid crystal display device according to the present embodiment, and FIG. 6 includes a thin film transistor of one pixel in the reflection type liquid crystal panel according to the present embodiment. A schematic cross-sectional view is shown, and FIG. 7 shows a schematic diagram of the structure of one pixel of the reflective liquid crystal panel according to this embodiment.
本実施例では、図3で示すような赤色、緑色、青色を独立に制御することが出来る光源であるLED光源10から出射した光を、ダイクロイック色分離フィルタ11により赤青と緑に分離してから、反射板12と偏光ビームスプリッタ15とを介して、赤青の波長領域にそれぞれ独立した第1反射ピークと第2反射ピークを有する第1液晶パネルL1と、緑の波長領域に独立した1つの反射ピークを有する第2液晶パネルL2とに反射させ、最後に合成プリズム14により再合成することによりカラーの画像をスクリーン13に投影する。
In this embodiment, the light emitted from the LED
図6に示すように、液晶パネルの基板101と基板102としては、可視領域で透明性が高く、硬化波長である365nmに光の吸収が無い、厚みが0.7mmの石英基板の2枚を用いる。そして、これらの基板のうち一方の基板の上に横電界が印加できる薄膜トランジスタ120および配線電極を形成し、更にその上に窒化シリコンからなる絶縁保護膜113を形成し、アクティブマトリクス基板を形成した。薄膜トランジスタ120は画素電極108、信号電極(ドレイン電極)109、走査電極(ゲート電極)107およびアモルファスシリコンから成る半導体膜111から構成され、走査電極107と半導体膜111の間にはゲート絶縁膜112が介在する。
As shown in FIG. 6, as the
そして基板101と基板102の間には、ブルー相液晶からなる液晶が封入されている。セルギャップはスペーサ剤を介して25μmとした。液晶層104の厚さを厚くすることでセルギャップに依存しない位相差を得ることが出来る。また、アクティブマトリクス基板を構成するガラスの基板101の外側の面には、λ/4の位相差板106及び偏光板105が配置されており、円偏光板を形成している。
A liquid crystal composed of a blue phase liquid crystal is sealed between the
図7には、本実施例にかかる液晶パネルの画素構造が模式的に示される。図7Aは第1液晶パネルL1の画素構造を、図7Bは第2液晶パネルL2の画素構造を模式的に示している。本実施例では、液晶層104Aは、赤色と青色の可視波長領域において1つずつ反射ピークを有する高分子安定化ブルー相液晶であり、液晶層104Bは、緑色の可視波長領域において1つの反射ピークを有する高分子安定化ブルー相液晶である。ここで、液晶層104Aおよび液晶層104Bのブルー相液晶には、JC1041―XX(チッソ社製)、4−pentyl−4’−cyanobiphenyl(5CB)(Aldrich社製)およびカイラル剤としてZLI−4572(Merck社製)を加熱混合して用いた。3つの材料を加熱混合する比率(JC1041―XX/4−pentyl−4’−cyanobiphenyl(5CB)/ZLI−4572(mol%))は、液晶層104Aにおいては48.0/48.0/4.0(mol%)、液晶層104Bにおいては47.6/47.6/4.8(mol%)とした。さらに、混合液晶中にモノマーである2―ethylhexyl acrylate (EHA)(Aldrich社製)およびRM257 (Merck社製)を加えた。モノマーの組成比(2―ethylhexyl acrylate (EHA)/RM257(mol%)は、70/30(mol%)である。さらに、光重合開始剤には2,2―dimethoxyphenylacetophenone(DMPAP)(Aldrich社製)を加え均一な溶液とした。混合溶液中のモノマーの含有率は6.3(mol%)であり、DMPAPは、混合モノマーに対して10(wt%)となるように調整した。カイラル剤の濃度を変えてブルー相液晶を作製することで、反射ピークを示す波長が異なるブルー相液晶を作製出来る。
FIG. 7 schematically shows the pixel structure of the liquid crystal panel according to this example. 7A schematically illustrates the pixel structure of the first liquid crystal panel L1, and FIG. 7B schematically illustrates the pixel structure of the second liquid crystal panel L2. In this embodiment, the
第1液晶パネルL1および第2液晶パネルL2には、上記混合液晶を等方相の状態で、真空注入した。パネルの温度を混合液晶がBPIを発現する温度領域で一定に保持し、照射強度1.8mWcm−2(365nm)の紫外光を照射し、高分子鎖を形成することでブルー相液晶の発現温度範囲が広い高分子安定化ブルー相を作製した。 The mixed liquid crystal was vacuum injected into the first liquid crystal panel L1 and the second liquid crystal panel L2 in an isotropic phase state. The temperature of the panel is kept constant in the temperature range where the mixed liquid crystal develops BPI, the ultraviolet light having an irradiation intensity of 1.8 mWcm −2 (365 nm) is irradiated, and a polymer chain is formed, so that the onset temperature of the blue phase liquid crystal A wide range of polymer stabilized blue phases were prepared.
液晶層104Aは第1反射ピーク波長を460nm、第2反射ピーク波長を650nmに有し、青色および赤色の2つの波長を反射する高分子安定化ブルー相であり、液晶層104Bは、第3反射ピーク波長を550nmに有し、緑色の波長を反射する高分子安定化ブルー相液晶からなる。
The
以上のようにして、TFTを用いたアクティブマトリクス型の第1液晶パネルL1および第2液晶パネルL2が構成される。ここで、液晶層104A、104Bは、ゲート電極の電圧が無印加でTFTがオフのときには二重の螺旋構造を有した等方相を示しているが、電圧を印加してTFTをオンにすると、画素電極と共通電極の間の電位差により、液晶層104A、104Bに電界が印加され、屈折率異方性が誘起される。
As described above, an active matrix type first liquid crystal panel L1 and second liquid crystal panel L2 using TFTs are configured. Here, the
本実施例に係る投射型液晶表示装置の表示方法を、図3を用いて説明する。赤色を表示する場合には、LED光源10は赤色の第2光源スペクトルを発光するタイミングに応じて、第1液晶パネルの必要画素に電圧が印加される。LED光源10から出た赤色の光は、ダイクロイック色分離フィルタ11および反射板12、偏光ビームスプリッタ15で反射されて、第1液晶パネルL1に入射する。液晶層104に達した赤色の光は、液晶層104の格子面で反射されて、電圧を印加している画素において円偏光板を通過するため、第1液晶パネルL1によって赤色の画像が表示されることとなる。また、表1および表2に赤・緑・青および代表色を表示する際の光源の制御方法を示した。
A display method of the projection type liquid crystal display device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. When displaying red, the
上記の表1及び表2における画素PX1および画素PX2におけるONまたはOFFの表記は、電圧印加の有無である。ONのとき電圧を印加し、OFFのとき電圧無印加状態である。赤色・青色・緑色におけるONまたはOFFの表記は、光源による各色の供給の有無を示すものである。赤緑青の混合色からなる画像を表示する場合には、第1液晶パネルによる画像と第2液晶パネルによる画像が合成プリズム14により合成される。以上のような構成により、高分子安定化ブルー相液晶を用いて良好なフルカラー表示が出来る投射型液晶表示装置が出来る。
The notation of ON or OFF in the pixels PX1 and PX2 in Tables 1 and 2 above indicates whether or not voltage is applied. A voltage is applied when ON, and no voltage is applied when OFF. The notation of ON or OFF in red, blue, and green indicates whether or not each color is supplied by the light source. When displaying an image composed of mixed colors of red, green and blue, the image by the first liquid crystal panel and the image by the second liquid crystal panel are combined by the combining
以下に、本発明の液晶表示装置の第二の実施例を図面に基づいて詳述する。 Below, the 2nd Example of the liquid crystal display device of this invention is explained in full detail based on drawing.
図8は、第2の実施例に係る投射型液晶表示装置の主要部である色分離合成系の基本構成図であり、一画素付近の電極構造およびアクティブ素子構造は実施例1同様、図6に示す構造を有する。図9は、第2の実施例に係る反射型の液晶パネルL3における画素構造の概略図を示しており、同図においては薄膜トランジスタ(TFT)は省略されている。 FIG. 8 is a basic configuration diagram of a color separation / synthesis system that is a main part of the projection type liquid crystal display device according to the second embodiment, and the electrode structure and active element structure in the vicinity of one pixel are the same as those in the first embodiment. It has the structure shown in FIG. FIG. 9 shows a schematic diagram of a pixel structure in the reflective liquid crystal panel L3 according to the second embodiment, in which a thin film transistor (TFT) is omitted.
図8に示すように、本実施形態では、赤色、緑色、青色を独立に制御することが出来る光源であるLED光源10から出射した光を、偏光ビームスプリッタ15を介して液晶パネルL3に反射させ、カラーの画像をスクリーン13に投影する。
As shown in FIG. 8, in this embodiment, the light emitted from the LED
第2の実施例に係る液晶パネルは、図9に示すように、シール材SEを介して画素PX1と画素PX2を有している。画素PX1では、赤青の波長領域にそれぞれ独立した反射ピークを1つずつ有する高分子安定化ブルー相液晶からなる液晶層104Aを挟持しており、画素PX2では、緑の波長領域に独立した反射ピークを1つ有する高分子安定化ブルー相液晶からなる液晶層104Bを挟持している。画素PX1および画素PX2の画素構造は、実施例1における液晶パネルにおける画素構造と同様の構造を有する。
As shown in FIG. 9, the liquid crystal panel according to the second embodiment includes a pixel PX1 and a pixel PX2 via a seal material SE. The pixel PX1 has a
画素PX1に挟持される液晶層104Aには、液晶として、JC1041―XXと5CBを、カイラル剤としてZLI−4572を加熱混合した。各比率(JC1041―XX/5CB/ZLI−4572(mol%))は、48.0/48.0/4.0(mol%)とした。さらに、画素PX2に挟持される液晶層104Bには、液晶として、JC1041―XXと5CBを、カイラル剤としてBDH1281(Merck)を加熱混合した。各比率(JC1041―XX/5CB/BDH1281(mol%))は、48.5/48.5/3.0(mol%)とした。上記混合液晶中には、モノマーとして、EHAおよびRM257を加えた。モノマーの組成比(EHA/RM257(mol%))は、70/30(mol%)である。さらに、光重合開始剤にはDMPAPを加え均一な溶液とした。混合溶液中のモノマーの含有率は6.3(mol%)であり、DMPAPは、混合モノマーに対して10(wt%)となるように調整した。
In the
上記混合液晶を等方相の状態で、パネルに真空注入した。同一カイラル剤を用いた場合、カイラル剤のTCが液晶のTNIに比べ低いため、混合液晶中のカイラル剤の濃度が増加するに従って、BPIを発現する温度領域が下がる傾向にある。そこで、TCの異なるカイラル剤を用いることにより、同一平面状に形成された画素PX1と画素PX2におけるブルー相の発現温度すなわち硬化温度をそろえた。画素PX1および画素PX2の混合液晶がともにBPIを発現する温度領域で一定に保持し、照射強度1.5mWcm−2(365nm)の紫外光を照射することで高分子安定化ブルー相を形成した。 The mixed liquid crystal was vacuum injected into the panel in an isotropic phase. When using the same chiral reagent, T C of the chiral agent is for less than the liquid crystal of T NI, according to the concentration of the chiral agent in the mixed crystal is increased, tends to decrease the temperature range expressing BPI. Accordingly, by using different chiral agent of T C, aligned expression temperature i.e. the curing temperature of the blue phase in the same plane which is formed in the pixel PX1 and the pixel PX2. Both the mixed liquid crystals of the pixels PX1 and PX2 were kept constant in a temperature range where BPI was developed, and a polymer-stabilized blue phase was formed by irradiating ultraviolet light with an irradiation intensity of 1.5 mWcm −2 (365 nm).
画素PX1は反射ピークを460nmおよび650nmに有し、赤色および青色の2つの波長を反射する高分子安定化ブルー相液晶を液晶層104Aに有し、画素PX2は反射ピークを550nmに有し、緑色の波長を反射する高分子安定化ブルー相液晶を液晶層104Bに有している。
The pixel PX1 has reflection peaks at 460 nm and 650 nm, has a polymer-stabilized blue phase liquid crystal that reflects two wavelengths of red and blue in the
各色の表示方法は、表1および表2と同様にすることにより可能である。例えば、赤色を表示する場合、LED光源10に赤色を点灯させ、液晶パネルL3の必要画素に電圧を印加する。LED光源10から出た赤色の光は液晶パネルL3に入射される。赤色の光は、液晶層104Aの格子面で反射し、電圧を印加している画素において円偏光板を通過し、赤色を表示することが可能である。以上のような構成により、良好なフルカラー表示が出来る反射型の液晶パネルを有する投射型液晶表示装置が出来た。
Each color can be displayed in the same manner as in Tables 1 and 2. For example, when displaying red, the
以下に、本発明に係る投射型液晶表示装置の第3の実施例を図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, a third embodiment of the projection type liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図10は、第3の実施例にかかる反射型の液晶パネルにおける画素構造の概略図である。また、本実施例における投射型液晶表示装置の主要部である色分離合成系は、第2の実施例に係る投射型液晶表示装置と同様であり、図8において示される。第3の実施例にかかる反射型の液晶パネルL3は、一画素付近の電極構造およびアクティブ素子構造は実施例1に示す図6と同様である。図10においては、薄膜トランジスタ(TFT)は省略されている。 FIG. 10 is a schematic diagram of a pixel structure in a reflective liquid crystal panel according to the third embodiment. The color separation / synthesis system, which is the main part of the projection type liquid crystal display device in this embodiment, is similar to the projection type liquid crystal display device according to the second embodiment, and is shown in FIG. The reflective liquid crystal panel L3 according to the third embodiment has the same electrode structure and active element structure in the vicinity of one pixel as in FIG. In FIG. 10, a thin film transistor (TFT) is omitted.
図10において示されるように、第3の実施例にかかる反射型の液晶パネルは、3枚の基板101、102、103を有し、第1反射ピーク波長と第2反射ピーク波長を示すブルー相液晶が含まれる液晶層104Aが基板101、102に挟持され、第3反射ピーク波長を示すブルー相液晶が含まれる液晶層104Bが基板102、基板103に挟持される。また同図で示されるように、共に櫛歯状となる画素電極108と共通電極110とが基板101、基板102に形成される。画素電極108と共通電極110との間に電圧が印加されることにより、液晶層に横電界が印加されて反射率が制御されることとなる。
As shown in FIG. 10, the reflective liquid crystal panel according to the third embodiment has three
本実施例では、液晶層104Aと液晶層104Bとが異なる層に封止されて互いに重複しているため、赤色および青色を反射させる画素PX1と、緑色を反射させる画素PX2とが重複して、表示されるデジタル画像を構成する最小単位となる画素が構成される。赤・緑・青および代表色を表示する際の光源および画素の制御は、表1および表2と同様にすることにより可能である。液晶パネルL3によって反射された画像が、偏光ビームスプリッタ15を介してスクリーン13に投影されることにより、良好なフルカラー表示が出来る投射型液晶表示装置が出来る。
In this embodiment, since the
以下に、本発明にかかる投射型液晶表示装置の第4の実施例を図面に基づいて詳述する。 The fourth embodiment of the projection type liquid crystal display device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
第4の実施例に係る投射型液晶表示装置の主要部、および画素構造は実施例3と同様であり、光源には、2つの波長帯の光を異なるタイミングで発光させることができるLED光源10を用いる。LED光源10には、赤色〜緑色の波長帯の光を発光するリン化ガリウムを材料に用いたLED光源と、および緑色〜青色の波長帯の光を発光するセレン化亜鉛を材料に用いたLED光源の2つの光源が含まれて、これらが異なるタイミングで周期的に発光する。したがって、セレン化亜鉛を材料に用いたLED光源が発光する波長帯には、第1反射ピーク波長に対応する第1光源スペクトルと、第3反射ピーク波長に対応する第3光源スペクトルとが含まれる。また、リン化ガリウムを材料に用いたLED光源が発光する波長帯には、第2反射ピーク波長に対応する第2光源スペクトルと第3反射ピーク波長に対応する第3光源スペクトルとが含まれる。
The main part and the pixel structure of the projection type liquid crystal display device according to the fourth embodiment are the same as those of the third embodiment, and the light source is an
また、表3および表4は、赤・緑・青および代表色を表示する際の光源と画素の制御方法を示す図である。 Tables 3 and 4 are diagrams illustrating a light source and pixel control method when displaying red, green, blue, and representative colors.
ここで、緑色を表示する際には、リン化ガリウムを用いたLED光源と、セレン化亜鉛を用いたLED光源の双方をONにする。すなわち、赤色〜緑色の波長帯の光(図12においては、赤緑と表記する)および、緑色〜青色の波長帯の光(図12においては、緑青と表記する)を、液晶層104Aと104Bとが重複して存在する液晶パネルL3に供給すると、光の入射方向に対して下側の液晶層104B、すなわち画素PX2の光の取り出し量が見かけ上多くなるため、重複して配置されたことにより失われる光量を見かけ上取り戻すことが出来る。したがって、液晶層104Aと液晶層104Bが重複する場合には、下層に配置された液晶層の反射ピークに対応する光が供給される量を多くすればよい。以上のような構成により、良好なフルカラー表示が出来る投射型液晶表示装置が出来た。
Here, when displaying green, both the LED light source using gallium phosphide and the LED light source using zinc selenide are turned ON. That is, light in the wavelength band of red to green (indicated as red-green in FIG. 12) and light in the wavelength band of green to blue (indicated in green and blue in FIG. 12) are supplied to the
[比較例1]
投射型液晶表示装置の主要部である色分離合成系の基本構成、および一画素付近の模式断面図、画素構造は、図6、図8、図9に示す構成を用いる実施例2と同様にして、LED光源10に白色光を用いて、常に同一のタイミングで赤色のスペクトル、緑色のスペクトル、青色のスペクトルの光源が液晶パネルL3に供給されるようにした。ここで、電圧ON状態の画素PX1に白色光が照射されると、画素PX1では赤色と青色の光が共に反射されてしまうため、赤色および青色を独立に表示することが出来なかった。
[Comparative Example 1]
The basic structure of the color separation / synthesis system, which is the main part of the projection-type liquid crystal display device, and the schematic cross-sectional view and pixel structure in the vicinity of one pixel are the same as in the second embodiment using the structure shown in FIGS. Thus, white light is used as the
[比較例2]
投射型液晶表示装置の主要部である色分離合成系の基本構成、および一画素付近の模式断面図、画素構造は図6、図8および図9に示す構成を用いる実施例2と同様にして、画素PX1および画素PX2に用いるカイラル剤を共にZLI4572にした。画素PX1のブルー相の発現温度にて紫外光を照射したところ、紫外線照射時にブルー相の現れていなかった画素PX2では高分子安定化ブルー相が形成されなかった。そのため、画素PX2がBPIを発現する温度においてはフルカラー表示可能であるが、それ以外の温度範囲において投射型液晶表示装置を使用することは不可能であった。
[Comparative Example 2]
The basic structure of the color separation / synthesis system, which is the main part of the projection-type liquid crystal display device, and the schematic cross-sectional view near one pixel, the pixel structure is the same as that of the second embodiment using the structure shown in FIG. 6, FIG. 8 and FIG. Both the chiral agents used for the pixels PX1 and PX2 are ZLI4572. When the ultraviolet light was irradiated at the blue phase expression temperature of the pixel PX1, no polymer-stabilized blue phase was formed in the pixel PX2 where the blue phase did not appear during the ultraviolet irradiation. For this reason, full-color display is possible at a temperature at which the pixel PX2 develops BPI, but it has been impossible to use a projection-type liquid crystal display device in other temperature ranges.
101、102、116 基板、104、104A、104B 液晶層、105 偏光板、106 位相差板、107 走査配線(ゲート電極)、108 画素電極(ソース電極)、109 信号配線(ドレイン電極)、110 共通電極(コモン電極)、111 半導体膜、112 ゲート絶縁膜、113 保護絶縁膜、114 有機半導体膜、120 薄膜トランジスタ(TFT)、10 LED光源、11 ダイクロイック色分離フィルタ、12 反射板、13 スクリーン、14 合成プリズム、15 偏光ビームスプリッタ、PX1 画素1、PX2 画素2、L1 第1液晶パネル、L2 第2液晶パネル、L3 第3液晶パネル。
101, 102, 116 Substrate, 104, 104A, 104B Liquid crystal layer, 105 Polarizing plate, 106 Phase difference plate, 107 Scanning wiring (gate electrode), 108 Pixel electrode (source electrode), 109 Signal wiring (drain electrode), 110 Common Electrode (common electrode), 111 semiconductor film, 112 gate insulating film, 113 protective insulating film, 114 organic semiconductor film, 120 thin film transistor (TFT), 10 LED light source, 11 dichroic color separation filter, 12 reflector, 13 screen, 14 synthesis Prism, 15 polarizing beam splitter, PX1 pixel 1, PX2
Claims (8)
前記液晶層は、電圧が印加された際に、可視波長領域に第1反射ピーク波長と第2反射ピーク波長を示し、
前記光源は、前記第1反射ピーク波長に対応する第1波長分布の発光と、前記第2反射ピーク波長に対応する第2波長分布の発光とを、互いに独立させて前記液晶パネルに供給し、
前記液晶パネルは、前記第1反射ピーク波長と前記第2反射ピーク波長を示す前記液晶層を第1液晶層として有するとともに、電圧が印加された際に、前記第1反射ピーク波長と前記第2反射ピーク波長とは異なる第3反射ピーク波長を少なくとも前記可視波長領域に示す第2液晶層と、3枚の基板とを有し、
前記第1液晶層は、前記3枚の基板のうちの2枚の基板に挟持されて、
前記第2液晶層は、前記2枚の基板のうちの1枚の基板と、前記3枚の基板のうちの前記2枚の基板以外の1枚の基板とによって、前記第1液晶層とは異なる層に挟持されて、
前記光源は、前記第1波長分布の発光と、前記第2波長分布の発光と、前記第3反射ピーク波長に対応する第3波長分布の発光を、前記液晶パネルに供給するとともに、少なくとも前記第1波長分布の発光と前記第2波長分布の発光は、互いに異なるタイミングで周期的に前記液晶パネルに供給される、
ことを特徴とする投射型液晶表示装置。 A liquid crystal panel having a liquid crystal layer that exhibits optical isotropy when no voltage is applied and exhibits optical anisotropy when a voltage is applied and changes reflectance, and a light source that supplies light to the liquid crystal panel, In a projection type liquid crystal display device that displays an image by reflecting and projecting light from the light source by the liquid crystal panel,
The liquid crystal layer exhibits a first reflection peak wavelength and a second reflection peak wavelength in a visible wavelength region when a voltage is applied,
The light source supplies light emission of a first wavelength distribution corresponding to the first reflection peak wavelength and light emission of a second wavelength distribution corresponding to the second reflection peak wavelength to the liquid crystal panel independently of each other ;
The liquid crystal panel includes the liquid crystal layer showing the first reflection peak wavelength and the second reflection peak wavelength as a first liquid crystal layer, and when a voltage is applied, the first reflection peak wavelength and the second reflection peak wavelength are applied. A second liquid crystal layer having at least a third reflection peak wavelength different from the reflection peak wavelength in the visible wavelength region, and three substrates;
The first liquid crystal layer is sandwiched between two of the three substrates,
The second liquid crystal layer is different from the first liquid crystal layer by one substrate of the two substrates and one substrate other than the two substrates of the three substrates. Sandwiched between different layers,
The light source supplies light emission of the first wavelength distribution, light emission of the second wavelength distribution, and light emission of a third wavelength distribution corresponding to the third reflection peak wavelength to the liquid crystal panel, and at least the first wavelength distribution The light emission of one wavelength distribution and the light emission of the second wavelength distribution are periodically supplied to the liquid crystal panel at different timings.
A projection-type liquid crystal display device.
前記第1液晶層が、前記第2液晶層に対して前記液晶パネルにおける光入射側に挟持される場合には、
前記光源は、前記第1波長分布の発光および前記第2波長分布の発光よりも前記第3波長分布の発光の光量が多くなるように前記液晶パネルに供給し、
前記第2液晶層が、前記第1液晶層に対して前記液晶パネルにおける光入射側に挟持される場合には、
前記光源は、前記第3波長分布の発光よりも前記第1波長分布の発光又は前記第2波長分布の発光の光量が多くなるように前記液晶パネルに供給する、
ことを特徴とする投射型液晶表示装置。 In the projection type liquid crystal display device according to claim 1 ,
When the first liquid crystal layer is sandwiched on the light incident side of the liquid crystal panel with respect to the second liquid crystal layer,
The light source is supplied to the liquid crystal panel so that the amount of light emitted from the third wavelength distribution is larger than the light emitted from the first wavelength distribution and the light emitted from the second wavelength distribution ;
When the second liquid crystal layer is sandwiched on the light incident side of the liquid crystal panel with respect to the first liquid crystal layer,
The light source supplies the liquid crystal panel so that the amount of light emitted from the first wavelength distribution or light emitted from the second wavelength distribution is larger than light emitted from the third wavelength distribution ;
A projection-type liquid crystal display device.
前記可視波長領域において、400nm以上500nm未満の領域を青色可視波長領域、500nm以上600nm未満の領域を緑色可視波長領域、600nm以上700nm以下となる領域を赤色可視波長領域とし、
前記第1反射ピーク波長、前記第2反射ピーク波長、前記第3反射ピーク波長は、前記青色、緑色、赤色可視波長領域のうち、それぞれ異なる色の可視波長領域において存在する、
ことを特徴とする投射型液晶表示装置。 In the projection type liquid crystal display device according to claim 1 ,
In the visible wavelength region, a region of 400 nm or more and less than 500 nm is a blue visible wavelength region, a region of 500 nm or more and less than 600 nm is a green visible wavelength region, and a region of 600 nm or more and 700 nm or less is a red visible wavelength region,
The first reflection peak wavelength, the second reflection peak wavelength, and the third reflection peak wavelength are present in the visible wavelength regions of different colors among the blue, green, and red visible wavelength regions,
A projection-type liquid crystal display device.
前記第1液晶層および前記第2液晶層は、ブルー相液晶を含む、
ことを特徴とする投射型液晶表示装置。 In the projection type liquid crystal display device according to claim 1,
The first liquid crystal layer and the second liquid crystal layer include blue phase liquid crystal,
A projection-type liquid crystal display device.
前記ブルー相液晶は、高分子によってネットワーク化されることにより安定化される、
ことを特徴とする投射型液晶表示装置。 In the projection type liquid crystal display device according to claim 4 ,
The blue phase liquid crystal is stabilized by being networked by a polymer.
A projection-type liquid crystal display device.
前記3枚の基板のうち最も光入射側となる基板には、円偏光板が設けられている、
ことを特徴とする投射型液晶表示装置。 In the projection type liquid crystal display device according to claim 1,
The substrate most a light incident side of the front Symbol three substrates, circularly polarizing plates are provided,
A projection-type liquid crystal display device.
前記3枚の基板のうち最も光入射側となる基板は、透明の基板であって、櫛歯状に形成された電極を有し、
前記電極に電圧が印加されることにより、前記第1液晶層または前記第2液晶層に横電界が印加される、
ことを特徴とする投射型液晶表示装置。 The projection type liquid crystal display device according to claim 1.
Substrate most a light incident side of the front Symbol three substrates is a substrate of transparent, an electrode formed in a comb shape,
By applying a voltage to the electrode, a lateral electric field is applied to the first liquid crystal layer or the second liquid crystal layer .
A projection-type liquid crystal display device.
前記第1液晶層及び前記第2液晶層は、共通する温度領域において発現するブルー相液晶を含む、
ことを特徴とする投射型液晶表示装置。
In the projection type liquid crystal display device according to claim 1 ,
The first liquid crystal layer and the second liquid crystal layer include a blue phase liquid crystal that appears in a common temperature range.
A projection-type liquid crystal display device.
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