JPH06214252A

JPH06214252A - ライトバルブ装置およびそれを用いた投写型表示装置

Info

Publication number: JPH06214252A
Application number: JP5197065A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takahara; 博司高原; Hideki Omae; 秀樹大前
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-08-25
Filing date: 1993-08-09
Publication date: 1994-08-05

Abstract

(57)【要約】【目的】高輝度、高コントラスト表示ができるライト
バルブ装置を提供する。【構成】光変調層３３を対向電極１４１を形成した透
明基板１３２と反射電極１３５を形成した基板１３１で
狭持し、透明基板１３２側に透明結合体１３３を介して
透明板３２を結合し、ライトバルブ装置を構成する。対
向電極１４１はＩＴＯ薄膜１４１ｂとその両面に形成し
た第１および第２の誘電体薄膜１４１ａ、１４１ｃで反
射防止膜を構成する。誘電体薄膜は屈折率が１．６〜
１．８の材料で形成する。誘電体薄膜は光学的膜厚をλ
／４（λは設計主波長）に、ＩＴＯ薄膜１４１ｂは光学
的膜厚をλ／２にする。各画素は反射電極１３５を有
し、薄膜トランジスタ１３７への信号により反射電極１
３５上の液晶を配向させる。液晶３３には高分子分散液
晶を用いる。入射光は対向電極１４１側より入射し、液
晶層３３を通り反射電極１３５で反射されて対向電極１
４１側より出射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入射光を変調し画像を
表示するライトバルブ装置および、前記装置の表示画像
を拡大投映する投写型表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルを用いた表示装置は、小型軽
量化が可能であることから研究開発が盛んである。近年
では液晶の旋光特性を画像表示に応用したツイストネマ
ティック（ＴＮ）液晶パネルを用いたポケットテレビ型
の表示装置が実用化されている。また、前記ＴＮ液晶パ
ネルをライトバルブ装置として用いる投写型表示装置
（以後、液晶投写型テレビと呼ぶ）も実用化されてい
る。液晶パネルは大画面サイズを作製することが困難で
ある。前記液晶投写型テレビは小型の液晶パネルをライ
トバルブ装置として用い、液晶パネルの表示画像を拡大
して投映する。したがって、大画面の表示を行なうこと
ができる。

【０００３】ＴＮ液晶パネルを用いたライトバルブ装置
（以後、ＴＮライトバルブと呼ぶ）は、光の変調のため
に、パネルの入射側と出射側に偏光板が必要である。入
射側の偏光板の光透過率は約４０％、出射側の偏光板の
透過率は８０％である。したがって、２枚の偏光板の透
過率は８０％×４０％であり約３０％強となり、ＴＮラ
イトバルブは光利用率が悪い。

【０００４】また、ＴＮライトバルブの光利用率を低下
させる原因に、画素の開口率がある。画素はＩＴＯで形
成される画素電極と、前記画素電極に信号を印加する薄
膜トランジスタ（以後、ＴＦＴと呼ぶ）等のスイッチン
グ素子、および前記スイッチング素子への信号を伝達す
る信号線からなる。画素開口率は画素電極の面積を一画
素の面積で割ったものである。画素サイズが小さくなる
と、画素に占めるＴＦＴおよび信号線の面積割合が大き
くなり、画素開口率は低下する。一例として、有効表示
領域の対角長が約３インチで画素数が３５万画素の割
合、開口率は３０％強である。なお、本明細書では画素
表示に使用される面積あるいは領域を有効表示領域と呼
び、それ以外を無効面と呼ぶ。

【０００５】ライトバルブを用いてハイビジョンテレビ
を構成しようとすると、一つのライトバルブに形成しな
ければならない画素数は１００万画素以上となる。有効
表示領域の対角長はテレビのシステムサイズに大きく影
響するから、あまり大きくできない。また、価格は高く
なる。したがって、システムサイズを小さくすれば画素
の開口率は低下する。推定値として有効表示領域の対角
長が３インチで１３０万画素を形成した場合、画素開口
率は１０％という推定値がある。

【０００６】ＴＮライトバルブは偏光板を用いる為、光
利用率が悪い。さらに開口率が１０％になれば液晶投写
型テレビを構成した場合、スクリーン輝度は著しく低
く、実用レベルに達しない。そこで、開口率を画素数に
左右されず高くする方法として、反射型のＴＮライトバ
ルブを用いる方法が提案されている。たとえば、Procee
dings of the 9th International Display Reserch Con
ference,October 16-18,1989,P584-P587およびP256-P25
9。

【０００７】前述の資料に示されるＴＮライトバルブは
ガラス基板上にＴＦＴを形成し、前記ＴＦＴ上に金属薄
膜で反射電極を形成している。液晶はツイストネマティ
ック液晶を用いている。

【０００８】ここで、Ｐ偏光とＳ偏光とを定義する。光
が入射する面の法線と、光の進行軸を含む平面上で、振
動する光のことをＰ偏光と呼ぶ。光が入射する面の法線
と、光の進行軸を含む平面と、垂直な平面で振動する光
をＳ偏光と呼ぶ。偏光ビームスプリッター（以後、ＰＢ
Ｓと呼ぶ）は入射光をＰ偏光とＳ偏光に分離する機能を
有する。通常、Ｐ偏光はＰＢＳを真っ直ぐに通過し、前
記ＰＢＳでＳ偏光は９０度方向を曲げられる。

【０００９】前述の資料のＴＮライトバルブを用いて液
晶投写型テレビを構成する場合は、メタルハライドラン
プ等からの光をＰＢＳでＰ偏光とＳ偏光に分離して用い
る。Ｐ偏光の出射面にＴＮライトバルブが配置される。
ＴＮライトバルブは液晶層に電圧が印加されていない
時、Ｐ偏光をＳ偏光に変換して出射する。液晶層に電圧
が印加されている場合は、Ｐ偏光はそのままの偏光状態
を保ち反射電極で反射して出射する。各々の反射電極に
印加する電圧を変化させればＰ偏光をＳ偏光に変換する
割合を変化できる。

【００１０】前述のＴＮライトバルブおよび液晶投写型
テレビは、反射型であるから、有効表示領域に形成する
画素数が多くなっても画素開口率が低下することがな
い。しかし、光変調を行なうにはＰＢＳを用いる必要が
ある。ＰＢＳは偏光板を用いる場合と同様にＰかＳの一
方の偏光しか用いることができない。したがって、光利
用率が低いことは偏光板を用いる液晶投写型テレビと同
様である。また、ＰＢＳは高価であり、Ｐ偏光とＳ偏光
への分離割合も比較的低いことも課題となる。また、Ｔ
Ｎ液晶を所定の状態に配向させる必要があるため配向膜
が必要であり、配向不良が生じやすい点も課題である。

【００１１】偏光板を用いず光変調を行なうライトバル
ブ装置として、光散乱状態の変化として光学像を形成す
るものがある。例えば、熱書き込みモード、動的散乱モ
ード、高分子分散液晶、強誘電性液晶を利用するものが
ある。また、ＰＬＺＴも光散乱状態の変化として光学像
を形成できることが知られている。光散乱状態の変化を
利用するライトバルブ装置は、ＴＮ液晶のように光の変
調に偏光板が不要であるために光出力を大きくできると
期待でき、また、配向膜のラビング処理が不要であるた
め製造が比較的容易である。

【００１２】高分子分散液晶を光変調層として用いたラ
イトバルブ装置（以後、ＰＤライトバルブと呼ぶ）は比
較的動作速度も速く、液晶投写型テレビのライトバルブ
として有用である。高分子分散液晶を用いた液晶投写型
テレビの一例として、米国特許第４６１３２０７号明細
書がある。この明細書には高分子分散液晶パネルをライ
トバルブとして用い、このパネルで変調された光を拡大
投写する液晶投写型テレビが開示されている。また、そ
のＦｉｇ．１７には反射型の液晶パネルを用いる液晶投
写型テレビも開示されている。しかし、前記明細書には
高分子分散液晶パネルをライトバルブとして用いる液晶
投写型テレビを開示されているだけである。高品位の画
素表示、たとえばコントラストを１００以上得る方法あ
るいは構成の記載はない。

【００１３】ＰＤライトバルブの基本構成と動作のモデ
ルを（図２３（ａ）），（２３（ｂ））に示す。対向基
板１３２とアレイ基板１３１の間に高分子分散液晶３３
が挟持されている。２つの基板１３２、１３１の内側の
面にはそれぞれ対向電極１３８、反射電極１３５が設け
られている。高分子分散液晶３３は水滴状液晶２３２が
ポリマー２３３中に分散した構造となっている。水滴状
液晶２３２中の液晶分子の常光線屈折率ｎ_Oとポリマー
２３３の屈折率ｎｐとはほぼ等しくしている。高分子分
散液晶３３に電圧を印加しない場合、（図２３（ａ））
に示すように、液晶分子はランダムな方向に向く。液晶
層に垂直に入射する光線２３１に対して水滴状液晶２３
２とポリマー２３３との境界面で屈折率差を生じるので
光線２３１はは屈折率差を有する境界面で屈折を繰り返
し、散乱光となって出射する。高分子分散液晶層３３に
十分な電圧を印加すると、（図２３（ｂ））に示すよう
に、液晶分子は対向基板１３２に垂直な方向に向く。ま
た、入射光線２３１に対して水滴状液晶２３２、ポリマ
ー２３３の屈折率が等しくなるため、入射光２３１は散
乱されることなく直進し、反射電極１３５で反射されて
再び対向電極側１３８より出射する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ＴＮ液晶を用いたライ
トバルブ装置は光変調に偏光板を用いる必要がある。し
たがって、光利用率が悪く、高輝度表示を実現できな
い。画素開口率の課題はライトバルブ装置を反射型にす
ることにより解決できるが、ＰＢＳを用いる必要があ
り、システムサイズが大きくなり、また価格が高くなる
という課題が発生する。また、ＴＮ液晶は配向制御がむ
つかしいという課題もある。

【００１５】ＰＤライトバルブ装置は、偏向板を用い
ず、また、配向制御も必要でないという利点がある。し
かし、表示コントラストが低いという課題がある。

【００１６】光散乱状態の変化として形成されたライト
バルブ装置上の光学像を輝度の変化に変換するには、ラ
イトバルブ装置の出射側の内、一定の立体角の光だけを
取り出すと、その立体角に入る光量が光散乱状態により
変化することを利用する。この方法には、中心遮蔽型と
アパーチャ型の２種類がある。中心遮蔽型は透明状態の
場合に光が遮蔽されスクリーン上に到達しないようにす
る方法であり、ライトバルブ装置が光散乱状態の場合に
遮蔽板に遮光されない光がスクリーン上に到達する。ア
パーチャ型は指向性の中心方向に進む光を利用するもの
で、散乱度が大きくなると液晶パネルの画素から投写レ
ンズに入射する光量が低下する。中心遮蔽型はコントラ
ストは有利であるが、構成が複雑であり、投写画像が暗
いという問題がある。アパーチャ型は構成が簡単であ
り、明るい投写画像を得ることができるが、中心遮蔽型
に比較して、また、ライトバルブ装置としてＴＮ液晶パ
ネルを用いたものと比較して、投写画像のコントラスト
が良くないという問題があった。この問題を解決する方
法として、投写レンズの集光する立体角を小さくするこ
とが考えられるが、これは投写画像の明るさの低下を招
くので、投写画像が明るいという特徴が薄れてしまう。

【００１７】従来の透過型のライトバルブ装置では対向
電極上にブラックマトリックスを形成し、ＴＦＴに光が
照射されることを防止していたが、高分子分散液晶など
液晶層中で光が散乱する方式では無意味である。それ
は、ブラックマトリックスが形成されていても、液晶層
中で光が散乱し、光がＴＦＴに照射されてしまうためで
ある。散乱光がＴＦＴに照射されないようにするために
は、相当、ブラックマトリックスの形成面積を大きくし
なければならない。しかし、これは開口率低下をひきお
こす。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、光散乱状態の
変化として光学像を形成するライトバルブ装置と、前記
ライトバルブを用い、コントラストを改善し、かつ超高
輝度表示を実現できる液晶投写型テレビを提供すること
を目的とする。

【００１９】本発明のライトバルブ装置は、光散乱状態
の変化として光学像を形成する光変調層と、前記光変調
層を挟持する反射電極基板および対向電極基板と、透明
板と透明結合体とを備え、前記透明板と前記対向電極基
板との間は前記透明結合体により光学的に結合され、か
つ、前記対向電極基板上で光変調層と相対する面に対向
電極となるＩＴＯ薄膜を用いた反射防止膜が形成されて
いる。さらに、前記透明板の空気と接する面から光変調
層までの距離をｔ、屈折率をｎ、前記光変調層の有効表
示領域の最大径をｄとしたとき、次の条件を満足するよ
うにしたものである。

【００２０】

【数４】

【００２１】また、対向電極基板または透明板の光変調
層から遠い面を凹面とし、凹面に近接して正レンズを配
置することにより画質均一性が良好となる。

【００２２】なお、好ましくは反射電極基板にも透明板
を光学的に接続する。このように構成することにより、
反射電極基板内で乱反射する光を防止できる。また、反
射電極基板の裏面に光吸収膜を形成しても、同様に乱反
射する光を防止できる。

【００２３】前記反射防止膜は対向電極基板に形成する
ＩＴＯ薄膜と対向電極基板の間に、屈折率が１．５０以
上１．７０以下の屈折率を有する誘電体で薄膜を形成す
る。前記薄膜の光学的膜厚はλ／４である。λは液晶パ
ネルが変調する光の設計主波長、つまり中心波長であ
る。また、ＩＴＯ薄膜は光学的膜厚のλ／２にする。ガ
ラス基板上に誘電体薄膜をλ／４、次に対向電極として
のＩＴＯ薄膜をλ／２積層する。このように薄膜を積層
して光の干渉効果を利用することにより広帯域の波長領
域においてガラス基板とＩＴＯ薄膜の境界面およびＩＴ
Ｏ薄膜と液晶層の境界面に生ずる反射を極めて少なくす
ることができる。

【００２４】好ましくは、対向電極基板に形成するＩＴ
Ｏ薄膜の前後に、対向電極基板を形成するガラスの屈折
率と、対向電極にするＩＴＯ薄膜の屈折率の間の、屈折
率の誘電体薄膜を形成する。前記薄膜の光学的膜厚はλ
／４である。λは液晶パネルが変調する設計主波長、つ
まり中心波長である。また、ＩＴＯ薄膜は光学的膜厚を
λ／２にする。つまり、ガラス基板上に誘電体薄膜をλ
／４、次に対向電極としてのＩＴＯ薄膜をλ／２、次に
再び誘電体薄膜をλ／４積層する。好ましくは誘電体薄
膜の屈折率は１．６以上１．８以下にする。このように
薄膜を積層して光の干渉効果を利用することにより広帯
域の波長領域においてガラス基板とＩＴＯ薄膜の境界
面、およびＩＴＯ薄膜と液晶層の境界面に生ずる反射
を、前述の２層構成の反射防止膜よりも反射防止膜を大
きくすることができる。

【００２５】第１の発明および第２の発明の表示パネル
において、誘電体薄膜の屈折率をｎ ₁、ＩＴＯ薄膜の屈
折率をｎ₂、電圧無印加状態での高分子分散液晶または
光変調層の屈折率をｎ₃としたとき、ｎ₂＞ｎ₁＞ｎ₃なる
関係となるようにする。

【００２６】なお、さらに好ましくは、誘電体薄膜をさ
らに多層に形成することにより、反射防止効果を向上さ
せることができる。

【００２７】また、本発明のライトバルブ装置の透明板
が空気と接する面には３層の薄膜からなるマルチコート
反射防止膜もしくは２層の薄膜からなるＶコート反射防
止膜をほどこし空気との屈折率差による反射光を防止す
る。このようにして、空気と液晶層間の反射光を防止す
る。

【００２８】本発明の液晶投写型テレビは、本発明のラ
イトバルブ装置を用いて構成したものである。メタルハ
ライドランプあるいはクセノンランプなどの光発生源と
前記光発生源が放射する光をライトバルブ装置に導くレ
ンズ等の光学系および、ライトバルブ装置で変調された
光を投映するレンズ系を具備している。

【００２９】カラー表示画像を得るためには、Ｒ光、Ｇ
光およびＢ光を変調する３枚の本発明の表示パネルを用
いて構成する。その際、各ライトバルブ装置では反射光
が生じないように変調する光の中心波長に応じて誘電体
薄膜、ＩＴＯ薄膜の膜厚を変化させる。また、空気とガ
ラス基板との接触面にも光の中心波長に応じてはＶコー
トによる反射防止膜を形成している。

【００３０】

【作用】液晶投写型テレビでカラー表示を得る場合、３
枚の反射型のライトバルブ装置で光を変調する。各ライ
トバルブ装置で変調する光の波長帯域の幅は１００〜５
０ｎｍである。したがって特定波長を中心として狭い帯
域内での不要な界面反射光を極力低減すればよい。これ
は、反射防止膜で全可視光の帯域にわたり反射光を防止
するのと比較して容易である。また、反射防止膜を蒸着
する際も特定波長の反射率をモニタしながら蒸着し、所
定値となった時に停止すればよいから膜厚制御はいたっ
て容易である。従って境界面で生ずる反射が極めて少な
い基板を容易に得ることができる。

【００３１】ＴＮライトバルブは液晶層に配向膜を形成
する必要がある。前記配向膜の膜厚は１０Å程度の精度
で膜厚制御を行いつつ形成することはできない。したが
って、本発明のＰＤライトバルブのようにＩＴＯ薄膜の
片面に形成して、光学的干渉効果により反射防止機能を
有するようにすることはできない。逆にいえば、ＩＴＯ
薄膜の前後にＡｌ₂Ｏ₃などの無機薄膜を形成し、反射防
止機能をもたせても、配向膜の形成により反射防止機能
が低下もしくは反射防止膜としての機能はなくなる。

【００３２】本発明のＰＤライトバルブは配向膜の形成
の必要がない。したがって、対向電極となるＩＴＯ薄膜
を用いてその前後に無機材料からなる誘電体薄膜を形成
すれば良好な反射防止膜を形成できる。

【００３３】液晶投写型テレビでは先にも記述したよう
に各ライトバルブが分担する光の帯域は狭い。したがっ
て変調する光の帯域ごとに反射防止膜を形成すれば極め
て良好な反射防止膜を得ることができる。

【００３４】ＰＤライトバルブを用いれば、偏光板が不
要となり、ＴＮライトバルブの２倍以上の高輝度表示を
得られる。本発明のライトバルブは高分子分散液晶を用
い、その材料、構成等を最適にして良好な散乱性能を得
ている。また配向膜が不要であるから、ライトバルブ作
製工程も簡素化される。

【００３５】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明のライトバ
ルブ装置について説明をする。

【００３６】（図３）に本発明のライトバルブ装置のモ
デル図を示す。２枚の透明基板３１、３２の間に高分子
分散液晶３３が狭持されているものとし、入射側透明基
板３１の厚さは表示領域の大きさに比べて十分大きいと
する。液晶層３３に電圧を印加しないで、表示領域内の
点Ａを中心とする微小領域３４だけに入射側から細い平
行光３５を照射する場合について考える。

【００３７】平行光による液晶層３３の入射面における
照度をＥ₀、出射角（液晶層３３の法線方向となす角）
をθ₀、前方散乱光のθ₀方向の輝度をＢ₀とする。Ｂ
₀は、

【００３８】

【数５】

【００３９】と表すことができる。このＧ_Fをθ₀方向の
前方散乱ゲインと呼ぶことにする。微小領域３４の面積
をＳとすると、発光部のθ₀方向の光度Ｉ₀（θ₀）は、
次のように表せる。

【００４０】

【数６】

【００４１】点Ａからθ₀方向に出射した光線３７は出
射側透明基板３２の出射面３６上の点Ｂで透過光線３８
と反射光線３９に分かれる。出射側透明基板３２の屈折
率をｎ、透過光線３８の出射角をθ₁とすると、スネル
の法則から、

【００４２】

【数７】

【００４３】の関係が成り立つ。液晶層３３からの前方
散乱光が自然光であるとすると、出射面３６における反
射率Ｒ（θ₀）は次のように表せる。

【００４４】

【数８】

【００４５】ただし、θ_0Tは全反射の臨界角であり、

【００４６】

【数９】

【００４７】と表せる。全反射した光はすべて液晶層３
３に戻る。点Ｂで反射した光線３９の液晶層３３への入
射点をＣとする。反射光線３９による点Ｃにおける法線
照度をＥ（θ₀）、出射側透明基板３２の厚さをｔとす
ると、反射光線３９の点Ｃにおける入射角がθ₀であ
り、点Ａから点Ｃまでの光路長が２ｔ／ｃｏｓθ₀であ
るから、反射光線３９による点Ｃにおける照度Ｅ
（θ₀）は次のようになる。

【００４８】

【数１０】

【００４９】反射光線３９が液晶層３３に入射すると、
後方散乱により液晶層３３から再び散乱光４０が前方に
出射する。これは、液晶層３３に２次光源が形成される
ことに相当する。点Ｃからの再出射光のθ₂方向の輝度
Ｂ（θ₂）は、次のように表せる。

【００５０】

【数１１】

【００５１】ただし、Ｇ_R（θ₂，θ₀）は、θ₀方向から
入射してθ₂方向に出射する光の後方散乱ゲインと呼ぶ
ことにする。

【００５２】（数５）、（数６）、（数１０）、（数１
１）をまとめて整理すると、次のようになる。

【００５３】

【数１２】

【００５４】点Ａから点Ｃまでの距離は、次のように表
せる。

【００５５】

【数１３】

【００５６】（数１２）と（数１３）により、再出射光
の輝度分布を求めることができる。次に、（数１２）を
単純化し、その意味を考える。高分子分散液晶パネルに
表示される画像のコントラストを良好にするには、電圧
無印加の場合に完全拡散に近いことが必要である。液晶
層３３で前方と後方に光が完全拡散すると仮定すると、
Ｇ_F（θ₀）＝１／２，Ｇ_R（θ₂，θ₀）＝１／２である
から、（数１２）は次のようになる。

【００５７】

【数１４】

【００５８】（数１４）よりＢ（θ₂）はθ₀の関数であ
るから、液晶層３３からの再出射光の輝度分布は細い入
射平行光を中心として回転対称となる。（数１３）と
（数１４）によりＢ（θ₂）とｒの関係が求まるので、
その結果を（図４）に示す。（図４）から、再出射光の
輝度分布は極大値を有することがわかる。極大値を与え
るθ₀はθ_0Tとほぼ等しい。従って、再出射光の輝度分
布はリング状となり、リングの半径ｒ_Rは、

【００５９】

【数１５】

【００６０】となる。（数９）を利用すると、（数１
５）は次のように変形できる。

【００６１】

【数１６】

【００６２】ある画素からでた散乱光が本来黒表示とな
るべき画素にも他の画素に入射すると、そこに拡散反射
による２次光源が形成されるので、本来黒表示となるべ
き画素の輝度が高くなってしまう。

【００６３】以上から、ＰＤライトバルブを用いた液晶
投写型テレビの投写画像のコントラストが良くないとい
う問題点は、高分子分散液晶の電圧無印加時のゲインが
低くなることも原因の１つであるが、上記メカニズムが
原因となっていることがわかる。

【００６４】以下に、本発明の作用について説明する。
（数１４）より、出射側透明基板３２の厚さｔが厚くな
るほど、再出射光の輝度Ｂ（θ₂）は小さくなることが
わかる。従って、出射側透明基板３２の厚さを厚くすれ
ば、表示画像のコントラストが向上するわけである。こ
れが本発明のコントラスト向上に関する第一の作用であ
る。

【００６５】（図５）に示すように、液晶層の有効表示
領域５１の最大径を与える２点をＰ，Ｑとし、点Ｐを中
心とする微小領域５２だけに平行光を照射する場合を考
える。点Ｐから出て出射面３６で反射する光により、液
晶層３３上に再出射光によるリング５３が現れる。この
とき、有効表示領域５１全体で再出射光の輝度を抑制す
るには、点Ｑがリング５３の内側に存在する必要があ
る。つまり、点Ｐから点Ｑまでの長さをｄとして、

【００６６】

【数１７】

【００６７】の関係が成り立つ必要がある。（数９）、
（数１５）、（数１６）からθ_0Tとｒ _Rを消去すると、

【００６８】

【数１８】

【００６９】となる。（数１７）の条件が満足されれ
ば、有効表示領域５１の全体で不要光による輝度上層は
抑制されコントラストが向上する。このリング５３の直
径を大きくすることが、本発明のコントラスト向上に関
する第２の作用である。なお、本発明者らは種々の実験
を繰り返し、有効表示領域５１の最大径がリング５３の
直径より小さければ、つまり、

【００７０】

【数１９】

【００７１】であれば、実用上十分なコントラスト向上
の効果が得られることを確認している。この場合、（数
９）、（数１５）、（数１９）からθ_0Tとｒ_Rを消去す
ると、

【００７２】

【数２０】

【００７３】となる。従って、出射側透明基板３２の厚
さｔは、（数２０）を満足するように選ぶとよい。

【００７４】なお、ｔが（数２０）を満足した時、急激
にコントラスト向上効果が得られるのではなく、ｔの値
が大きくなるにつれ、コントラストが向上していき、
（数２０）を満足すれば、それ以上、ｔを大きくして
も、ほとんどコントラスト向上効果は得られない。した
がって、コントラスト向上効果が最大値を得る必要のな
い場合は、（数２０）を満足する必要はない。一例とし
て、実験によれば、（数２０）を満足するｔの値が１／
２でも、８０％程度のコントラスト向上効果が得られ
る。

【００７５】次に、出射側透明基板の出射側面が凹面の
場合について説明する。出射側透明基板３２の材質と中
心厚を同一として、出射面３６だけを凹面に変え、（図
６）に示すように、液晶層３３に電圧を印加しないで表
示領域内の点Ａを中心とする微小領域３４だけに入射側
から細い平行光３５を照射する。液晶層３３上の点Ａか
ら出て凹面３６上の点Ｂで反射し液晶層３３上の点Ｃに
入射する光線を考えると、出射面３６が平面から凹面に
変わることにより、点Ｃで見る微小領域３４の虚像から
点Ｃまでの距離が長くなり、また、点Ｂで反射して点Ｃ
に入射する光線の入射角が大きくなるから、（数１４）
から考えて点Ｃからの再出射光の輝度が低下する。ま
た、点Ａから点Ｃまでの距離が長くなるから、リングの
直径は大きくなる。従って、出射側透明基板３２の出射
面３６を平面から凹面に変えることにより、再出射光の
輝度を低減することができ、表示画像のコントラストを
向上させることができる。このことは、透明基板の出射
面が凹面の場合、出射面が平面の場合と比較して、中心
厚が薄くてもコントラスト向上の効果が大きいことを意
味する。

【００７６】次に、無効面で光が反射されると、その光
は液晶層３３に戻り黒表示部の輝度上昇を招く。この問
題は、（図７（ａ））および（図７（ｂ））に示すよう
に、透明基板３２の無効面５５に光吸収膜７１を施し、
不要光を吸収するようにすれば解決できる。さらに、透
明基板３２の出射面３６の有効領域に反射防止膜５６を
付ければ、小さな角度で液晶層３３から出射する光の出
射面３６における反射率が減少するので、黒表示部の輝
度上昇を低減できる。

【００７７】前述の説明は、透過型のライトバルブ装置
を例にあげて説明をした。反射型のライトバルブ装置の
場合も同様に考えることができる。その場合は、入射光
線３５は出射側透明基板３２より入射すると考えればよ
い。

【００７８】また、本発明のライトバルブ装置は対向電
極にするＩＴＯ薄膜を用いて反射防止膜を形成してい
る。反射型のパネルでは光変調層３３に入射せず反射す
る光は不要反射となり、表示コントラストを低下させ
る。ＩＴＯ薄膜は対向基板との屈折率差が大きく、１０
％弱の入射光を反射してしまう。したがって、対策をほ
どこさない時のコントラストは最高でも１０強しかなら
ない。本発明では対向電極のＩＴＯ薄膜を用いて反射防
止膜を形成することにより極めて低い反射率を達成して
いるため十分なコントラストを実現できる。特に３枚の
液晶パネルを用いてカラー表示を行う場合は、それぞれ
のライトバルブの光変調層３３に入射する光の帯域が狭
いため、低反射率を容易に実現できる。

【００７９】（図１３）は本発明のライトバルブ装置の
断面図である。なお、以下の各図面はモデル的に描いて
おり、物理的な膜厚あるいは形状とは一致しない。ま
た、説明に不要な箇所は省略している。

【００８０】アレイ基板１３１上には、Ａｌからなる反
射電極１３５および前記電極に印加する信号を制御する
ためのＴＦＴ１３７等が形成されており、ＴＦＴ１３７
の一端子と反射電極１３５とはコンタクト部１３６によ
り接続されている。また、コンタクト１３６部以外の部
分は絶縁膜１３４により分離されている。絶縁膜１３４
の材料としてはポリイミド等の有機材料、Ｓ_iＯ₂，Ｓ_i
Ｎ_x等の無機材料が用いられる。反射電極１３５は鏡面
性を良好にするため反射電極１３５をパターニング後、
研磨工程にて表面の平滑化処理を行っている。

【００８１】対向基板１３２はガラス基板であり、光変
調層である液晶層３３と接する面には反射防止膜をかね
た対向電極１３８が形成されている。また、対向電極１
３８と反射電極１３５間はビーズ（図示せず）等により
所定間隔あけて保持され、前記間隔には光変調を行う高
分子分散液晶が狭持されている。また、対向基板１３２
と透明基板３２とはオプティカルカップリング剤１３３
で光学的結合がとられて接続されている。

【００８２】対向基板１３２は厚さ１ｍｍのガラス基板
であり、屈折率は１．５２である。透明基板３２と対向
基板を加えた厚みｔはライトバルブ層３３の有効表示領
域の最大径をｄ、透明基板３２の屈折率をｎとしたとき
（数２０）の関係を満足するようにする。

【００８３】また、透明基板３２の側面には（図７）と
同様に光吸収膜としての黒色塗料７１が塗布されてい
る。好ましくは、対向基板１３２およびオプティカルカ
ップリング剤１３３の側面にも黒色塗料７１を塗布す
る。

【００８４】光変調層を構成する高分子分散液晶３３の
液晶材料としてはネマティック液晶、スメクティック液
晶、コレステリック液晶が好ましく、単一もしくは２種
類以上の液晶性化合物や液晶性化合物以外の物質も含ん
だ混合物であってもよい。なお、先に述べた液晶材料の
うち異常光屈折率ｎ_eと常光屈折率ｎ_oの差の比較的大き
いシアノビフェニル系のネマティック液晶が好ましい。
もしくは耐光性、耐熱性が良好なフッ素系のネマティッ
ク液晶が好ましい。

【００８５】高分子マトリックス材料としては透明なポ
リマーが好ましく、ポリマーとしては、熱可塑性樹脂、
熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂のいずれであっても良い
が、製造工程の容易さ、液晶相との分離等の点より紫外
線硬化タイプの樹脂を用いるのが好ましい。具体的な例
として紫外線硬化性アクリル系樹脂が例示され、特に紫
外線照射によって重合硬化するアクリルモノマー、アク
リルオリゴマーを含有するものが好ましい。

【００８６】このような高分子形成モノマーとしては、
２−エチルヘキシルアクリレート、２−ヒドロキシエチ
ルアクリレート、ネオペンチルグリコールドアクリレー
ト、ヘキサンジオールジアクリート、ジエチレングリコ
ールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアク
リレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ト
リメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリス
リトールアクリレート等々である。

【００８７】オリゴマーもしくはプレポリマーとして
は、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレー
ト、ポリウレタンアクリレート等が挙げられる。

【００８８】また重合を速やかに行なう為に重合開始剤
を用いても良く、この例として、２−ヒドロキシ−２−
メチル−１−フェニルプロパン−１−オン（メルク社製
「ダロキュア１１７３」）、１−（４−イソプロピルフ
ェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−
オン（メルク社製「ダロキュア１１１６」）、１−ビド
ロキシシクロヘキシルフェニルケトン（チバガイキー社
製「イルガキュア１８４」）、ベンジルメチルケタール
（チバガイギー社製「イルガキュア６５１」）等が掲げ
られる。その他に任意成分として連鎖移動剤、光増感
剤、染料、架橋剤等を適宜併用することができる。

【００８９】なお、樹脂材料が硬化した時の屈折率ｎ_p
と、液晶の常光屈折率ｎ_oとは略一致するようにする。
液晶層に電界が印加された時に液晶分子が一方向に配向
し、液晶層の屈折率がｎ_oとなる。したがって、樹脂の
屈折率ｎ_pと一致し、液晶層は光透過状態となる。屈折
率ｎ_pとｎ_oとの差異が大きいと液晶層に電圧を印加して
も完全に液晶層が透明状態とならず、表示輝度は低下す
る。

【００９０】高分子分散液晶層中の液晶材料の割合はこ
こで規定していないが、一般には２０重量％〜９０重量
％程度がよく、好ましくは５０重量％〜８５重量％程度
がよい。２０重量％以下であると液晶滴の量が少なく、
散乱の効果が乏しい。また９０重量％以上となると高分
子と液晶が上下２層に相分離する傾向が強まり、界面の
割合は小さくなり散乱特性は低下する。高分子分散液晶
層の構造は液晶の比率によって変わり、だいたい５０重
量％以下では液晶滴は独立したドロップレト状として存
在し、５０重量％以上となると高分子と液晶が互いに入
り組んだ連続層となる。

【００９１】液晶３３の膜厚は５〜２５μｍの範囲が好
ましく、さらには８〜１５μｍの範囲が好ましい。膜厚
が薄いと散乱特性が悪くコントラストがとれず、逆に厚
いと高電圧駆動を行わなければならなくなり、ドライブ
ＩＣ設計等が困難となる。

【００９２】１３９は空気との透明基板３２との間の反
射を防止するための反射防止膜である。反射防止膜１３
９として比較的広い可視光の波長帯域で反射率を低減さ
せるマルチコート方式、特定の波長帯域で反射率を低減
させるＶコート方式がある。液晶投写型テレビに用いる
ライトバルブ装置の場合はＶコート方式を採用する。こ
れは液晶投写型テレビで用いるライトバルブ装置はＲ，
Ｇ，Ｂ光のそれぞれの波長の光を変調する３枚のライト
バルブ装置を用いるためである。つまり、各ライトバル
ブ装置がうけもつ波長帯域は狭い。狭い光の帯域で極力
反射光を防止するのにはＶコートが適する。したがっ
て、Ｒ，Ｇ，Ｂ光のそれぞれの光を変調するライトバル
ブ装置はそれぞれに入射光の中心波長に対応して最適な
Ｖコートを施すことが好ましい。ただし、ライトバルブ
装置が白色光を変調する場合はマルチコート方式を採用
する。（図１３）はＶコート方式の反射防止膜１３９
を、（図１４）はマルチコート方式の反射防止膜１４２
を施した構成を示している。

【００９３】マルチコート方式ではＡｌ₂Ｏ₃を光学的膜
厚がλ／４、ＺｒＯ₂を光学的膜厚がλ／２、ＭｇＦ₂を
光学的膜厚がλ／４の３層の薄膜を蒸着して形成する。
Ｖコート方式の場合は、（図１３）に示すように、Ｙ₂
Ｏ₃１３９ａを光学的膜厚がλ／４、ＭｇＦ₂１３９ｂを
光学的膜厚がλ／４の２層の薄膜を蒸着して形成する。
なお、Ｙ₂Ｏ₃のかわりにＳ_iＯを用いてもよいがＳｉＯ
は青色光で吸収帯域があるため、Ｂ光を変調するライト
バルブ装置の反射防止膜１３９としてはＹ₂Ｏ₃を用いる
方がよい。なお、Ｙ₂Ｏ₃の屈折率は１．７８から１．８
７程度の値のものが作製できる。一般的には、Ｙ₂Ｏ₃の
方が安定で良好な膜質が得られるため、Ｙ₂Ｏ₃の方が好
ましい。（図２５）の実線はＶコートの分光反射率を、
点線はマルチコートの分光反射率を示す。

【００９４】対向基板１３２の片面には、対向電極と反
射防止膜が形成される。正確には対向電極とするＩＴＯ
薄膜の前後に薄膜を形成して反射防止膜が形成される。
以後、この反射防止構造の対向電極を反射防止電極と呼
ぶ。

【００９５】本発明のライトバルブ装置は反射防止電極
上にブラックマトリックスが形成されていない。ブラッ
クマトリックスが形成されていると、製造時、アレイ基
板１３１と対向電極基板１３２間に液晶と樹脂が混合さ
れた溶液を注入し、紫外線を照射して、液晶と樹脂を相
分離させる際にブラックマトリックスの下層の溶液が未
重合となるためである。未重合状態は光変調層３３の物
質的安定性を欠く結果となり、性能劣化をひきおこす。
また、ブラックマトリックスは画素開口率を低下させ
る。その上、反射方式のライトバルブ装置ではブラック
マトリックスで入射光が反射し、スクリーン上に白いマ
トリックスが表示されコントラスト低下をひきおこす。

【００９６】従来の、反射型のライトバルブ構成では空
気と対向電極基板の界面、対向電極となるＩＴＯ薄膜と
前記基板の界面、前記ＩＴＯ薄膜と液晶層の界面でそれ
ぞれ生ずる反射光がコントラストを低下させる。

【００９７】異なる２つの屈折率ｎ_A、ｎ_Bの境界面で生
ずる反射率Ｒ（％）は（数２１）で求められる。

【００９８】

【数２１】

【００９９】対向電極基板をガラスで形成した場合、通
常、ガラス基板の屈折率を１．５２、空気の屈折率を
１．０とすると、ガラス基板と空気との境界面で生じる
反射率は約４％となる。

【０１００】また、２つの屈折率ｎ_A、ｎ_Bの間に屈折率
ｎ_C、膜厚ｄの薄膜が形成されている場合、波長λでの
反射率Ｒ（％）は次式で求められる。

【０１０１】

【数２２】

【０１０２】対向電極となる透明導電性薄膜としてＩＴ
Ｏ薄膜を用いた場合、この屈折率を２．０とし、ガラス
基板の屈折率を１．５２、液晶層の屈折率を１．６とす
ると、反射率は薄膜の膜厚によって、ある特定の波長で
は最大約６％にもなる。ＩＴＯ薄膜がｄ＝７５ｎｍで形
成された時の分光反射率を（図２４）に示す。

【０１０３】したがって、上記のような液晶パネルを用
いて反射型構成とした場合、最大約１０％の光が液晶層
に入射せず反射されてしまう。反射光は表示コントラス
トの低下させる。

【０１０４】対向電極にすぐれた反射防止機能を有する
ように構成するには、対向電極となるＩＴＯ薄膜の一面
もしくは両面に形成する誘電体薄膜の光学的膜厚が重要
となる。

【０１０５】ＴＮ液晶は配向膜を形成する必要がある。
前記配向膜の膜厚は１０Å程度の精度で膜厚制御を行い
つつ形成することはできない。したがって、ＩＴＯの片
面に配向膜を形成して、配向膜とＩＴＯ薄膜で干渉させ
て、反射防止機能を有するように作用させることはでき
ない。逆にいえば、ＩＴＯ薄膜にＡｌ₂Ｏ₃などの誘電体
薄膜を形成し、反射防止機能をもたせても、配向膜の形
成により反射防止機能が低下もしくは反射防止の機能は
消滅する。

【０１０６】高分子分散液晶は配向膜の形成の必要がな
い。したがって、対向電極となるＩＴＯを用いてその前
後に無機材料からなる誘電体薄膜を形成すれば光学的干
渉効果により、良好な反射防止膜を形成できる。

【０１０７】対向電極となるＩＴＯ薄膜の前後の境界面
でおこる反射を低減するには、特定の条件を満たした屈
折率、および膜厚を有する透明誘電体薄膜とＩＴＯ薄膜
から構成される、少なくとも２層の多層膜を形成すれば
良い。２層構成の場合、反射率を最も低くするための条
件は次式のようになる。

【０１０８】

【数２３】

【０１０９】

【数２４】

【０１１０】または、

【０１１１】

【数２５】

【０１１２】

【数２６】

【０１１３】ｎ_Gはガラス基板の屈折率、ｎ_LCは液晶層
の屈折率、ｎ₁はガラス基板とＩＴＯ薄膜との間に形成
する薄膜の屈折率、ｎ₂はＩＴＯ薄膜の屈折率、ｄ₁はガ
ラス基板とＩＴＯ薄膜との間に形成する薄膜の膜厚、ｄ
₂はＩＴＯ薄膜の膜厚、λは設計主波長である。なお、
ガラス基板とＩＴＯ薄膜との間に形成する薄膜は、液晶
層とＩＴＯ薄膜との間に形成してもよい。ここで、膜厚
ｄ₁（₁＝１，２）は物理的膜厚、ｎ₁ｄ₁は光学的膜厚を
意味する。

【０１１４】以上の条件式はいずれも波長λにおける無
反射条件であるが、広い波長帯域で反射を低減させる場
合は、（数２５）、（数２６）の条件よりも（数２
３）、（数２４）の条件を満たす場合の方が望ましい。
さらに、ＩＴＯ薄膜は充分に低い抵抗値を得るため、少
なくとも物理的膜厚として１００ｎｍ以上が望ましい。
この点からも、ＩＴＯ薄膜の光学的膜厚ｎ₂ｄ₂の条件が
λ／２となる（数２３）、（数２４）の条件が好まし
い。

【０１１５】（図１３）に示した反射防止電極１３８
は、以上の条件式に基づいて構成したものである。対向
電極基板１３２の屈折率より高く、対向電極となるＩＴ
Ｏ薄膜１３８ｂの屈折率より低い屈折率を有する誘電体
薄膜１３８ａと、対向電極となるＩＴＯ薄膜１３８ｂと
の２層構成であり、ＩＴＯ薄膜１３８ｂの光学的膜厚が
λ／２、誘電体薄膜１３８ａの光学的膜厚がλ／４であ
る。また、前記誘電体薄膜の屈折率は、電圧無印加状態
の液晶層３３の屈折率よりも高くする。以上のことは、
他の本発明のライトバルブ装置の共通事項である。

【０１１６】具体的な構成の一実施例を（表１）に、ま
た、その分光反射率を（図２６）の実線に示す。（図２
６）からわかるように、（表１）の構成によると波長帯
域幅１００ｎｍ以上にわたり反射率０．３％以下の特性
を実現でき、大幅に反射光を低減できる。

【０１１７】

【表１】

【０１１８】高分子分散液晶３３の電圧無印加状態での
屈折率ｎ_xは、理論的には次式で示される。

【０１１９】

【数２７】

【０１２０】ｎ_oは液晶の常光屈折率、ｎ_eは異常光屈折
率である。シアノビフェニール系の液晶の場合、ｎ_oは
約１．５０、ｎ_eは約１．７５のものがある。ｎ_eとｎ_o
の屈折率差△ｎが大きいほど散乱特性は向上する。フッ
素系の液晶はｎ_eおよび△ｎとも小さく、あまり高い散
乱特性は得られない。しかし、耐熱性、耐光性が良好で
あり比較的、液晶の比誘電率も低い。したがって、シア
ノビフェニール系の液晶よりもフッ素系の液晶は電圧が
印加されやすい。ゆえに、膜厚あたりの散乱特性は低い
が、液晶の膜厚を厚くすることにより、良好な散乱特性
が得られる。

【０１２１】先のシアノビフェニール系のｎ_oとｎ_eを
（数２７）に代入するとｎ_x≒１．６程度となる。実際
の光変調層３３はポリマーと液晶の混合層である。ポリ
マーの屈折率ｎ_pはｎ_oと略一致させる場合が多いから、
高分子分散液晶の電圧無印加状態での屈折率ｎ_xはポリ
マーの屈折率により１．６よりもさらに小さくなる。

【０１２２】本明細書での表中あるいは文章中に示す液
晶の屈折率は１．６としている。これは先の説明でも明
らかなように実現上で最も高い屈折率であり、実際はそ
れよりも小さい。分光反射率は、ガラス基板の屈折率と
液晶層の屈折率が一致した時、最も小さい値となる。液
晶層の屈折率は１．６を大幅にこえることはなく、実際
は１．６より小さく、ガラス基板の屈折率に近い。

【０１２３】薄膜１３８ａの屈折率は１．５０以上１．
７０以下が望ましく、さらに好ましくは１．６以上１．
７以下が望ましい。（表１）の実施例ではＡｌ₂Ｏ₃を用
いたが、他にＣｅＦ₃、ＳｉＯ、ＷＯ₃、ＬａＦ₃、Ｎｄ
Ｆ₃のいずれかを用いても良い。

【０１２４】（表２）にＡｌ₂Ｏ₃をＳｉＯに変化させた
例を示す。また、（図２６）の点線でＳｉＯを用いた場
合の分光反射率を示す。

【０１２５】

【表２】

【０１２６】ＳｉＯを用いれば、４００ｎｍから７００
ｎｍの波長帯域にわたり分光反射率１％以下を実現でき
る。液晶投写型テレビではＲ光、Ｇ光およびＢ光を変調
する３枚のライトバルブを用いる。（図２６）の実線で
示す分光反射率特性（Ａｌ₂Ｏ₃）ではＧ光近傍の反射率
は極めて小さいが、Ｂ光およびＲ光では反射率が高くな
る。したがって、Ｒ、ＧおよびＢ光に対応して反射防止
電極１３８ａを形成する必要があり、１台の液晶投写型
テレビで３種類のライトバルブ装置を用いなければなら
ない。（図２６）の点線で示す分光反射率特性（Ｓｉ
Ｏ）ではＲ光、Ｇ光、およびＢ光全域にわたり反射率が
１％以下であるので一種類のパネルで共用できる可能性
が高い。

【０１２７】ＩＴＯ薄膜１３８ｂの屈折率は低いほど反
射率は小さくなる。（表３）はＩＴＯ薄膜１３８ｂの屈
折率を１．８に作製した場合であり、（図２８）はその
分光反射率である。実線は誘電体薄膜１３８ａにＳｉＯ
を、点線はＡｌ₂Ｏ₃を用いた場合を示す。可視光全域に
わたり反射率０．５％以下を実現している。

【０１２８】

【表３】

【０１２９】（図２８）に示すようにＩＴＯ薄膜１３８
ｂの屈折率は低い方がよい。ＩＴＯの屈折率は蒸着条件
等により１．８から２．０程度のものが作製できる。

【０１３０】本発明で重要なことは対向電極とするＩＴ
Ｏ薄膜１３８ｂを用いて反射防止膜１３８を形成したこ
とにある。当然のことながらＩＴＯ薄膜１３８ｂは電圧
を印加できるように構成もしくは形成する。なお、ＩＴ
Ｏ薄膜１３８ｂは、酸化インジウム、酸化スズなどの膜
でもよい。その場合も光学的干渉効果により、反射率を
低減させる光学的薄膜で誘電体薄膜１３８ｂを積層すれ
ば良い。

【０１３１】ＴＦＴ１３７上には絶縁膜１３４を介して
反射電極１３５が形成されている。反射電極１３５とＴ
ＦＴ１３７とは接続端子１３６で電気的に接続されてい
る。絶縁膜１３４の材料としてはポリイミド等を代表と
する有機材料あるいはＳｉＯ ₂，ＳｉＮｘなどの無機材
料が用いられる。反射電極１３５は表面をアルミニウム
（Ａｌ）の薄膜で形成される。クロム（Ｃｒ）等を用い
て形成してもよいが、反射率がＡｌより低く、また硬質
のため反射電極１３５周辺部がカケるなど課題が生じや
すい。

【０１３２】反射電極１３５の接続端子１３６部は０．
５〜１μｍの落ちくぼみができるが、高分子分散液晶３
３は配向などの処理が不要なため、当然、ＴＮ液晶のよ
うに凹凸により配向不良が生じない。開口率は画素サイ
ズが１００μｍ角の場合８０％以上、５０μｍ角の場合
でも７０％以上の開口率が得られる。ただし、ＴＦＴ上
の反射電極１３５はＴＦＴのパターンが転写され凹凸が
生じ多少反射効率は低下する。前記凹凸をなくするため
には反射電極１３５の表面を研摩すればよい。研摩によ
り反射電極１３５は平滑化され反射率は９０％以上を達
成できる。

【０１３３】ソース信号線およびゲート信号線も図示し
ていないがアレイ基板１３１に上に形成されている。前
記信号線およびＴＦＴ１３７上は反射電極１３５が被覆
する構造となるため、信号線およびＴＦＴ上の液晶配向
動作による画像ノイズが発生しない。

【０１３４】反射電極１３５間には低誘電体膜１４０を
形成すればさらに好ましい。前記低誘電体膜とは光変調
層３３の比誘電率よりも低い比誘電率からなる膜であ
る。ＴＦＴ１３７および信号線（図示せず）上に反射電
極１３５を形成し、信号線からの電界が光変調層３３に
影響を与えるのを防止している。しかし、反射電極間に
はシールドする膜がないため電界がもれる。低誘電体膜
４０を形成すれば、低誘電体膜で電圧降下が生じ、光変
調層３３に前記電界が影響を与えるのを防止できる。

【０１３５】低誘電体膜４０はＳｉＯ₂などの無機材料
あるいはポリイミドなどの有機材料を用いて形成する。
これらの材料の比誘電率は５以下のものが多い。光変調
層３３を構成材料の液晶の比誘電率は１５〜３０であ
る。したがって、比誘電率が５以下であれば充分比誘電
率は低いとみなせる。

【０１３６】（図１３）の構成ではピーク波長を中心と
して前後５０ｎｍの範囲で、ＩＴＯ薄膜１３８ｂに関係
する光の反射率をほぼ０．２％以内にすることができ
る。しかし、反射率が多少大きくても許容できる時は薄
膜１３８ａを形成する必要がない。つまりＩＴＯ薄膜１
３８ｂの一層の構成である。ただし、ＩＴＯ薄膜１３８
ｂの光学膜厚はλ／２である。これは（表４）および
（表５）で示され、また、その分光反射率は（図３０）
で示される。（図３０）において、実線はＩＴＯ薄膜の
屈折率が２．０の時、点線はＩＴＯ薄膜の屈折率が１．
８の時である。

【０１３７】

【表４】

【０１３８】

【表５】

【０１３９】主波長が５２０ｎｍ付近ではきわめて低い
反射率を示す。液晶投写型テレビ等のように１つのライ
トバルブが変調する光の帯域が狭い場合は採用が実用上
可能である。液晶投写型テレビがカラー画像を表示する
場合は、Ｒ、Ｇ、Ｂ用の３種類のライトバルブを作製す
る。

【０１４０】ＩＴＯ薄膜１３８ｂの屈折率が１．８とな
れば可視光の範囲で反射率１％以下を実現できることが
わかる。

【０１４１】以上のように、誘電体薄膜１３８ａを形成
せず、ＩＴＯ薄膜１３８ｂの光学的膜厚をλ／２にした
表示パネル構成でも、主波長近傍で極めて低い反射率を
実現できる。

【０１４２】３２は透明基板であり、対向電極基板１３
２と光学的結合体１３３で光学的結合されている。光学
的結合体の材料としては紫外線硬化型接着剤が例示され
る。前記接着剤は対向電極基板１３２を構成するガラス
の屈折率に近いものが多く、この用途に十分である。ま
た、紫外線硬化型接着剤だけに限定されるものではな
く、透明シリコーン樹脂なども用いることができる。他
にエポキシ系透明接着剤、エチレングリコール等の液体
等も用いることができる。留意すべき点は対向電極基板
１３２に透明基板３２を接着する際、光学的結合体１３
３内に空気が混入しないようにすることである。空気層
があると屈折率差により画質異常を生じる。なお、透明
基板３２と対向電極基板１３２を光学的に結合させるこ
とをオプティカルカップリングと呼ぶ。

【０１４３】透明基板３２は対向電極基板１３２と同一
材質のガラス基板を用いることが好ましい。他にアクリ
ル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透明樹脂なども用い
る事ができる。これらにガラスの屈折率に近いものが得
られ、比較的安価であり、また、プレス加工等により任
意の形状を容易に形成できる。

【０１４４】透明基板３２の側面つまり無効面には黒色
塗料等を用いて光吸収膜７１が形成されている。前記光
吸収膜７１は側面に限定されるものではなく、光の入出
射面以外の無効面にできるだけ広い領域にわたり形成す
ることが好ましい。

【０１４５】透明基板３２の空気に接する面から光変調
層３３までの距離ｔは透明基板の屈折率ｎ、光変調パネ
ルの有効表示領域の最大径をｄとして、次式を満足する
ようにする。

【０１４６】

【数２８】

【０１４７】（図１３）では透明基板３２は円柱あるい
は板上として説明したが、（図７（ｂ））で示すように
平凹レンズとしてもよい。また、前記平凹レンズに正レ
ンズを組み合わせる構成も考えられる。ライトバルブ装
置の構成は、数々の変形が考えられる。その例を（図
８）に示す。なお、（図８）において、８１は封止樹脂
である。

【０１４８】（図８（ａ））は透明基板３２を対向基板
として構成した例である。透明基板３２の片面には反射
防止電極１３８が形成される。（図８（ａ））の構成を
とることにより、透明基板３２と対向電極基板１３２と
の接着工程等が不要になり、不要界面反射光をひきおこ
す割合も少なくなる。

【０１４９】（図８（ｂ））のライトバルブ装置は高分
子分散液晶パネル１５、平凹レンズ形状にした透明基板
３２、透明結合体１３３で構成される。平凹レンズ３２
の光入射面には反射防止膜１３９が形成され、平凹レン
ズ３２の側面には黒色塗料からなる光吸収膜７１が形成
されている。平凹レンズ３２はアクリル樹脂を用い、成
型加工により作製している。成型加工は金型があれば、
同一のレンズを作製できるので、量産性がよい。前記ラ
イトバルブ装置を用いて投写型表示装置を構成する場合
は、平凹レンズ等を組み合わせた状態で、液晶層３３上
の光学像がスクリーン上で結像するようにすればよい。
以上のことは以下のライトバルブ装置についても同様で
ある。

【０１５０】（図８（ｃ））のライトバルブ装置は、液
晶パネル１５、平凹レンズ３２、両凸レンズ８３および
透明結合体１３３で構成されている。平凹レンズ３２に
は両凸レンズ８３が近接して配置されている。両凸レン
ズ８３の一方の凸面の曲率半径は、平凹レンズ８４の凹
面の曲率半径と等しい。前記凹面と凸面間に薄い空気間
隔を設けている。平凹レンズ３２の側面には黒色塗料７
１が塗布され、平凹レンズ３２の凹面および両凸レンズ
８３の両凸面には反射防止膜が蒸着されている。前記ラ
イトバルブ装置を用いて液晶投写型テレビを構成する場
合は投写レンズを、平凹レンズ３２および両凸レンズ８
３を組み合わせた状態で、光変調層３３上の光学像スク
リーン上に結像するようにする。投写画像のフォーカス
調整は投写レンズを光軸に沿って移動することにより行
う。

【０１５１】（図８（ｃ））に示した構成の場合も、液
晶パネル１５の出射側に平凹レンズ３２を結合し、平凹
レンズ３２の側面に黒色塗料７１を塗布することによ
り、（図８（ｂ））に示した構成の場合と同様に、コン
トラストの良好な投写画像を得ることができる。

【０１５２】ライトバルブ装置に用いる高分子分散液晶
パネルは、ＴＮ液晶パネルほど光学特性の入射角依存性
が強くないが、入射光の入射角があまり大きい場合に
は、光変調層３３を通過するときの光路長が長くなるた
めに散乱特性が変化する。つまり、液晶パネル１５に入
射する光線の入射角が場所により異なれば、投写画像の
画質が不均一となる。一方、（図８（ｂ））に示した構
成の場合、凹面の曲率半径を小さくしようとすると、液
晶パネル１５に収束角の大きな収束光を入射させるか、
または投写レンズの有効直径を大きくする必要がある。
前者は液晶パネル１５上の場所により画質が均一でない
ために、投写画像の画質が不均一となり、後者は投写レ
ンズが大型化しコスト高になるという問題がある。液晶
パネル１５の散乱特性の入射角依存性が大きい場合、
（図８（ｃ））に示したような構成にすれば、投写レン
ズを大型化することなく、液晶パネル１５に平行に近い
光を入射させることができるので、投写画像の均一性を
確保しやすい。

【０１５３】両凸レンズ８３の液晶パネル１５側の面の
曲率半径は、平凹レンズ３２の凹面の曲率半径と同一ま
たは小さくするとよい。こうすると、両凸レンズ８３が
凹面に入り込む形になるので、光変調層３３から両凸レ
ンズ８３の投写レンズ側の頂点までの長さを短くするこ
とができる。

【０１５４】（図８（ｄ））は透明基板３２が空気と接
する面を斜めにカットした構成であり、（図８（ｅ））
は円錐状にカットした構成である。また、（図８
（ｆ））は円弧状にカットした構成である。

【０１５５】空気とガラスと接する面にはマルチコート
あるいはＶコートの反射防止膜を構成するが、反射率を
完全に０にすることは困難である。反射型ライトバルブ
装置では不要界面反射光が投写画像に大きく影響するた
め、極めて小さくなければならない。ライトバルブ層に
対して界面が斜めであれば、不要界面反射光がスクリー
ンに投写されることはきわめて少なくなる。（図８
（ｄ））〜（図８（ｆ））のように、界面を曲面あるい
は斜めにすることにより不要反射光を大幅に低減させ、
コントラストを向上できる。

【０１５６】（図８（ｇ））は透明基板３２の液晶パネ
ル１５と接する面よりも空気と接する面の方を広くした
形状である。短いラッパ形状である。透明基板３２の非
有効領域以外の部分には光吸収膜７１を形成する。（図
８（ｇ））の構成をとることにより、光変調層３３で散
乱し、透明基板３２の空気と接する面で反射し再び光変
調層３３へ戻ろうとする光は完全に光吸収膜７１で吸収
することができ、コントラストが向上する。

【０１５７】次に、対向電極となるＩＴＯ薄膜の前後に
透明誘電体薄膜を形成して３層構成とすれば、２層の場
合よりもさらに反射率を小さく、かつ広い波長帯域にわ
たる反射防止効果を実現できる。この場合の屈折率、お
よび膜厚の条件は次式のようになる。

【０１５８】

【数２９】

【０１５９】

【数３０】

【０１６０】または、

【０１６１】

【数３１】

【０１６２】

【数３２】

【０１６３】ｎ₃はＩＴＯ薄膜と液晶層との間に形成す
る薄膜の屈折率、ｄ₃はＩＴＯ薄膜と液晶層との間に形
成する薄膜の膜厚である。また、その他の記号は（数２
３）〜（数２６）と同様である。

【０１６４】以上の条件式においても、いずれも波長λ
における無反射条件であるが、広い波長帯域で反射を低
減させる場合は（数３１）、（数３２）の条件よりも
（数２９）、（数３０）の条件を満たす場合の方が望ま
しい。さらに、ＩＴＯ薄膜は充分に低い抵抗値を得るた
め、少なくとも物理的膜厚として１００ｎｍ以上が望ま
しいため、この点からも、ＩＴＯ薄膜の光学的膜厚ｎ₂
ｄ₂の条件がλ／２となる（数２９）、（数３０）の条
件が好ましい。

【０１６５】条件式（数２９）、（数３０）に基づいて
構成した、本発明のライトバルブ装置の他の実施例の断
面図を（図１４）に示す。反射防止膜１４２および反射
防止電極１４１以外は、（図１３）に示した構成と同様
であるので差異についてのみ説明をする。なお、反射防
止膜１４２はマルチコート方式の反射防止膜であり、当
然のことながら、Ｖコート方式の反射防止膜１３９でも
よい。

【０１６６】反射防止電極１４１は、対向電極基板１３
２側から順に第１の誘電体薄膜１４１ａ、ＩＴＯ薄膜１
４１ｂ、第２の誘電体薄膜１４１ｃで構成される３層構
成であり、ＩＴＯ薄膜１４１ｂの光学的膜厚はλ／２、
第１の誘電体薄膜１４１ａ、および第２の誘電体薄膜１
４１ｃの光学的膜厚はそれぞれλ／４である。

【０１６７】誘電体薄膜１４１ａおよび１４１ｃとして
ＳｉＯを用いた構成の一実施例を（表６）に、また、そ
の分光反射率を（図２７）に示す。（図２７）からわか
るように、（表６）の構成によると波長帯域幅２００ｎ
ｍ以上にわたり反射率０．１％以下の特性を実現でき、
極めて高い反射防止効果を得ることができる。なお、
（図２７）および（図２９）において、グラフの説明文
字は上段を誘電体薄膜１４１ａの使用材料を中段は、Ｉ
ＴＯ薄膜１４１ｂを、下段は誘電体薄膜１４１ｃの使用
材料を示す。

【０１６８】

【表６】

【０１６９】第１の誘電体薄膜１４１ａおよび第２の誘
電体薄膜１４１ｃの屈折率は１．６０以上１．８０以下
が望ましい。（表６）の実施例ではいずれもＳｉＯを用
いたが、どちらか一方、または両方の誘電体薄膜を、他
にＡｌ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＣｅＦ₃、ＷＯ₃、ＰｂＦ
₂のいずれかを用いても良い。

【０１７０】（表７）に第１の誘電体薄膜１４１ａ、第
２の誘電体薄膜１４１ｃをＹ₂Ｏ₃にした場合を示す。ま
た、その分光反射率を（図２７）に示す。

【０１７１】

【表７】

【０１７２】誘電体薄膜１４１ａおよび１４１ｂにＹ₂
Ｏ₃を用いた時の分光反射率はＡｌ₂Ｏ₃の場合に比較し
てＢ光およびＲ光で反射率が多少高くなる傾向がある。

【０１７３】同様に（表８）に第１の誘電体薄膜１４１
ａをＳｉＯに、第２の誘電体薄膜１４１ｃをＹ₂Ｏ₃にし
た場合を示す。また、その分光反射率を（図２７）に示
す。可視光領域全般にわたり０．１％以下の極めてすぐ
れた反射防止効果を実現している。

【０１７４】

【表８】

【０１７５】さらに（表９）に第１の誘電体薄膜１４１
ａをＡｌ₂Ｏ₃に、第２の誘電体薄膜１４１ｃをＳｉＯに
した場合を示す。また、その分光反射率を（図２７）に
示す。Ｒ光およびＢ光の領域では反射率が０．５％を越
え、適当とは言えない。

【０１７６】

【表９】

【０１７７】以上のようにＩＴＯ薄膜１４１ｂの両面に
誘電体薄膜１４１ａおよび１４１ｃを３層に形成するこ
とにより反射光防止効果をもたせることができる。全般
的に（図１３）に示す２層構成に比較して可視光領域全
般にわたり反射防止効果が高い。

【０１７８】高分子分散液晶３３とＩＴＯ薄膜１４１ｂ
が直接接していると高分子分散液晶３３の劣化が進みや
すい。これはＩＴＯ薄膜１４１ｂ中の不純物等が液晶３
３に溶出するためと考えられる。前述の３層構成のよう
に、ＩＴＯ薄膜１４１ｂと液晶３３との間に誘電体薄膜
１４１ｃを形成すると液晶３３の劣化することがなくな
る。特に誘電体薄膜１４１ｃがＡｌ₂Ｏ₃あるいはＹ₂Ｏ₃
の時に良好であった。

【０１７９】誘電体薄膜１４１ｃがＳｉＯの時はＳｉＯ
の屈折率が低下する傾向がみられる。これは液晶３３中
に微量に含まれたＨ₂Ｏ、Ｏ₂等の酸素原子とＳｉＯが結
びつき、ＳｉＯがＳｉＯ₂に変化していくためと考えら
れる。その意味では（表６）および（表９）の構成はふ
さわしくない。しかし、ＳｉＯは短期間でＳｉＯ₂に変
化することはなく、実用上は採用できることが多い。

【０１８０】第１の誘電体薄膜１４１ａとＩＴＯ薄膜１
４１ｂおよび第２の誘電体薄膜１４１ｃからなる３層の
構成での反射防止効果は、ＩＴＯの屈折率を低くするこ
とにより、さらに大きくなる。（表１０）は誘電体薄膜
１４１ａおよび１４１ｃにＡｌ₂Ｏ₃、ＩＴＯ薄膜１４１
ｂを屈折率１．８にした例であり、その分光反射率を
（図２９）に示す。

【０１８１】

【表１０】

【０１８２】また、（表１１）は誘電体薄膜１４１ａに
Ａｌ₂Ｏ₃、誘電体薄膜１４１ｃにＳｉＯを用い、ＩＴＯ
薄膜１４１ｂを屈折率１．８にした例であり、その分光
反射率を（図２９）に示す。

【０１８３】

【表１１】

【０１８４】（図２９）で明らかなように、可視光領域
において反射率を０．１％以下を実現できる。

【０１８５】（図１５）に示す本発明のライトバルブ装
置の画素構造は従来透過型の液晶パネルと変化が少な
い。ただし、ＩＴＯ薄膜からなる画素電極のかわりにＡ
ｌもしくはＣｒなどの金属薄膜を用いて反射電極１５１
としている。ＴＦＴ１３７上には絶縁膜１５２を介して
遮光膜１５３を形成している。これは液晶層３３に入射
した光が散乱し、ＴＦＴ１３７の半導体層に入射してホ
トコンダクタ現象が生じるのを防止するためである。他
の点は（図１４）と同様であるので説明を省略する。

【０１８６】なお、以上の実施例で実際に使用できる薄
膜物質の中で、（数２３）、または（数２９）の屈折率
条件を完全に満たす薄膜は存在しない場合が多い。その
場合は、条件に最も近い屈折率を有する薄膜を選択す
る。

【０１８７】また、対向電極基板１３２とＩＴＯ薄膜と
の間に形成する誘電体薄膜か、ＩＴＯ薄膜と液晶層３３
との間に形成する誘電体薄膜のどちらか一方、またはそ
の両方を（数２３）、または（数２９）の条件によって
要求される屈折率の前後の屈折率を有する低屈折率層と
高屈折率層の交互多層構成とし、それぞれの膜厚を最適
化すれば、任意の屈折率の薄膜を選択できるうえ、等価
的に所望の反射防止特性を得ることができる。この方法
によれば、薄膜物質を選択する上で屈折率の自由度が広
がるだけでなく、物質の安定性、耐久性、均一性、およ
び成膜の容易性などの点からも有利である。この場合も
ＩＴＯ薄膜の光学的膜厚ｎ₂ｄ₂は（数２４）、（数３
０）より、いずれもλ／２とする。以上のように低屈折
率層と高屈折率層とを交互に積層し、等価的に得た所望
の屈折率の薄膜を等価膜と呼ぶ。

【０１８８】以上の等価膜を用いた本発明のライトバル
ブ装置の実施例の断面図を（図１６）、（図１７）およ
び（図１８）に示す。これらの構成は反射防止電極１６
１、１７１および１８１以外は（図１３）または（図１
４）と構成が同じである。

【０１８９】（図１６）に示した反射防止電極１６１
は、対向電極基板１３２側から順に第１の誘電体薄膜１
６１ａ、対向電極のＩＴＯ薄膜１６１ｂ、第２の誘電体
薄膜１６１ｃから構成され、第２の誘電体薄膜１６１ｃ
はさらに低屈折率層１６１ｄ、高屈折率層１６１ｅ、低
屈折率層１６１ｃの３層構成としている。ＩＴＯ薄膜１
６１ｂの光学的膜厚はλ／２、第１の薄膜１６１ａの光
学的膜厚はλ／４である。

【０１９０】具体的な構成の一実施例を（表１２）、
（表１３）に、またそれぞれに対応する分光反射率特性
を（図３１）、（図３２）に示す。（図３１）、（図３
２）からわかるように、（表１２）、および（表１３）
の構成によればいずれも周波帯域幅２００ｎｍ以上にわ
たり反射率０．１％以下の特性を実現でき、極めて高い
反射防止効果を得ることができる。

【０１９１】

【表１２】

【０１９２】

【表１３】

【０１９３】このように（図１６）の構成で、第２の薄
膜１６１ｃを低屈折率膜１６１ｄ、高屈折率膜１６１
ｅ、低屈折率膜１６１ｆの３層構成として、それぞれの
誘電体薄膜の膜厚を最適化することによって、低屈折率
層１６１ｄ、１６１ｆ、高屈折率層１６１ｅ、および第
１の誘電体１６１ａの屈折率は任意の屈折率の薄膜物質
を選択することができ、なおかつ所望の反射防止効果を
容易に得ることができる。

【０１９４】低屈折率層の屈折率は１．３以上１．７以
下、また、高屈折率層の屈折率は１．７以上２．３以下
であることが好ましい。

【０１９５】低屈折率膜１６１ｄ、１６１ｆの材料とし
ては（表１２）、（表１３）中のＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂の
他にＭｇＦ₂、ＣｅＦ₂、ＳｉＯなどを用いても良い。ま
た、高屈折率膜１６１ｅの材料としてはＺｒＯ₂、Ｔｉ
Ｏ₂の他にＹ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＣｅＯ₂、Ｚｎ
Ｓなどを用いても良い。

【０１９６】誘電体薄膜１６１ａの屈折率は１．６以上
１．８以下が望ましく、その材料としては（表１２）、
（表１３）中のＹ₂Ｏ₃、ＳｉＯの他にＡｌ₂Ｏ₃、Ｍｇ
Ｏ、ＷＯ₃、ＣｅＦ₃、ＰｂＦ₂などを用いても良い。

【０１９７】また、薄膜１６１ｃは３層構成としている
が、２層、あるいは４層以上の構成にしてもよい。

【０１９８】さらに薄膜１６１ｃは対向電極１３２側か
ら順に低屈折率層１６１ｄ、高屈折率層１６１ｅ、低屈
折率層１６１ｆの構成としたが、低屈折率層と高屈折率
層の構成を反対とし、対向電極基板１３２側から高屈折
率層、低屈折率層、高屈折率層としても良い。

【０１９９】次に、（図１７）に示す反射防止電極１７
１は、対向電極基板１３２側から順に第１の誘電体薄膜
１７１ａ、対向電極のＩＴＯ薄膜１７１ｂ、第２の誘電
体薄膜１７１ｃから構成され、第１の誘電体薄膜１７１
ｃはさらに低屈折率層１７１ｄ、高屈折率層１７１ｅ、
低屈折率層１７１ｆの３層構成としている。ＩＴＯ薄膜
１７１ｂの光学的膜厚はλ／２、第２の誘電体薄膜１７
１ｃの光学的膜厚はλ／４である。

【０２００】具体的な構成の実施例を（表１４）、（表
１５）に、またそれぞれに対応する分光反射率特性を
（図３３）、（図３４）に示す。この場合も（図３
３）、（図３４）からわかるように、（表１４）および
（表１５）の構成によればいずれも波長帯域幅２００ｎ
ｍ以上にわたり反射率０．１％以下の特性を実現でき、
極めて高い反射防止効果を得ることができる。

【０２０１】

【表１４】

【０２０２】

【表１５】

【０２０３】このように、（図１７）の構成も、第１の
誘電体薄膜１７１ａを低屈折率膜１７１ｄ、高屈折率膜
１７１ｅ、低屈折率膜１７１ｆの３層構成として、それ
ぞれの薄膜の膜厚を最適化することによって、低屈折率
層１７１ｄ、１７１ｆ、高屈折率層１７１ｅ、および第
２の誘電体薄膜１７１ｃの屈折率は任意の屈折率の薄膜
物質を選択することができ、なおかつ所望の反射防止効
果を容易に得ることができる。

【０２０４】（図１６）の場合と同様に、低屈折率層の
屈折率は１．３以上１．７以下、また高屈折率層の屈折
率は１．７以上２．３以下であることが好ましい。

【０２０５】低屈折率膜１７１ｄ、１７１ｆの材料とし
ては（表１４）、（表１５）中のＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂の
他にＭｇＦ₂、ＣｅＦ₂、ＳｉＯなどを用いても良い。ま
た、高屈折率膜１７１ｅの材料としてはＺｒＯ₂、Ｔｉ
Ｏ₂の他にＹ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＣｅＯ₂、Ｚｎ
Ｓなどを用いても良い。

【０２０６】第２の誘電体薄膜１７１ｃの屈折率も（図
１６）の場合と同様に、１．６以上１．８以下が望まし
く、材料は（表１４）、（表１５）中のＹ₂Ｏ₃、ＳｉＯ
の他にＡｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＷＯ₃、ＣｅＦ₃、ＰｂＦ₂な
どを用いても良い。

【０２０７】また、（図１７）の構成においても、誘電
体薄膜１７１ａは３層構成としているが、２層、あるい
は４層以上の構成にしても良い。さらに対向電極基板１
３２側から順に低屈折率層１７１ｄ、高屈折率層１７１
ｅ、低屈折率層１７１ｆの構成としたが、低屈折率層と
高屈折率層の構成を反対とし、対向電極基板１３２側か
ら高屈折率層、低屈折率層、高屈折率層としても良い。

【０２０８】さらに、（図１８）に示す反射防止電極１
８１は、対向電極基板１３２側から順に第１の誘電体薄
膜１８１ａ、対向電極のＩＴＯ薄膜１８１ｂ、第２の誘
電体薄膜１８１ｃから構成され、さらに第１の誘電体薄
膜１８１ａは低屈折率層１８１ｄ、高屈折率層１８１
ｅ、低屈折率層１８１ｆの３層構成、第２の誘電体１８
１ｃも低屈折率層１８１ｇ、高屈折率層１８１ｈ、低屈
折率層１８１ｉの３層構成としている。また、ＩＴＯ薄
膜１８１ｂの光学的膜厚はλ／２である。

【０２０９】具体的な構成の実施例を（表１６）、（表
１７）、（表１８）に、またそれぞれに対する分光反射
率特性を（図３５）、（図３６）、（図３７）に示す。
この場合も（図３５）、（図３６）、（図３７）からわ
かるように、（表１６）、（表１７）および（表１８）
の構成によればいずれも波長帯域幅２００ｎｍ以上にわ
たり反射率０．１％以下の特性を実現でき、極めて高い
反射防止効果を得ることができる。

【０２１０】

【表１６】

【０２１１】

【表１７】

【０２１２】

【表１８】

【０２１３】このように、（図１８）の構成も、第１の
誘電体薄膜１８１ａを低屈折率膜１８１ｄ、高屈折膜１
８１ｅ、低屈折率膜１８１ｆ、第２の誘電体薄膜１８１
ｃを低屈折率膜１８１ｇ、高屈折率膜１８１ｈ、低屈折
率膜１８１ｉのそれぞれの３層構成として、それぞれの
薄膜の膜厚を最適化することによって、低屈折率層１８
１ｄ、１８１ｆ、１８１ｇ、１８１ｉ、高屈折率層１８
１ｅ、１８１ｈの屈折率は任意の屈折率薄膜物質を選択
することができ、なおかつ所望の反射防止効果を容易に
得ることができる。

【０２１４】この場合も（図１６）の場合と同様に、低
屈折率層の屈折率は１．３以上１．７以下、また高屈折
率層の屈折率は１．７以上２．３以下であることが好ま
しい。

【０２１５】低屈折率膜１８１ｄ、１８１ｆ、１８１
ｇ、１８１ｉの材料としては（表１６）、（表１７）、
（表１８）の中のＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＭｇＦ₂の他にＣ
ｅＦ₂、ＳｉＯなどを用いても良い。また、高屈折率膜
１８１ｅ、１８１ｈの材料としてはＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、
Ｙ₂Ｏ₃の他にＨｆＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＣｅＯ₂、ＺｎＳなど
を用いても良い。

【０２１６】また、（図１８）の構成も誘電体薄膜１８
１ａ、１８１ｃはそれぞれ３層構成としているが、それ
ぞれ２層、あるいは４層以上の構成にしてもよい。ま
た、誘電体薄膜１８１ａと誘電体薄膜１８１ｃを構成す
る低屈折率膜１８１ｄ、１８１ｆ、１８１ｇ、１８１
ｉ、および高屈折率膜１８１ｅ、１８１ｈは蒸着作業の
容易性の点で同じ物質を用いたが、それぞれ複数の物質
を用いてもよい。

【０２１７】さらに誘電体薄膜１８１ａ、１８１ｃは対
向電極基板１３２側から順に低屈折率層、高屈折率層、
低屈折率層の構成としたが、それぞれ低屈折率層と高屈
折率層の構成を反対とし、対向電極基板１３２側から高
屈折率層、低屈折率層、高屈折率層としても良い。

【０２１８】ライトバルブを構成する上で課題となる点
に、反射電極間から進入した光によるＴＦＴ１３７のホ
トコンダクタ現象がある。前記ホトコンダクタ現象と
は、ＴＦＴの半導体層に光が照射され、ＴＦＴのソース
・ドレイン間が導通状態になることである。特にＴＦＴ
半導体層がアモルファスシリコンで形成されている場合
に発生しやすい。本発明のライトバルブ装置は、ＴＦＴ
１３７上に反射電極１３５を形成しているため、入射光
が直接ＴＦＴ１３７に照射されることはない。しかし
（図２０）に示すように、入射光２０１ｂが水滴状液晶
２３２で散乱され、散乱した光が反射電極１３５間か
ら、アレイ基板１３１内に侵入する。侵入した光はアレ
イ基板１３１と空気との界面で反射されてＴＦＴ１３７
に入射する。以上のメカニズムによりＴＦＴ１３７にホ
トコンダクタ現象が生じる。

【０２１９】以上のホトコンダクタ現象を防止するため
には、（図１９（ｂ））のようにアレイ基板１３１の裏
面に透明板３２ｂを配置する。透明板３２ｂはアレイ基
板１３１と光学的結合体１３３ｂを用いて光学的に結合
させる。また、透明基板３２ｂの無効面には光吸収膜７
１を形成する。透明板３２ｂの空気に接する面からＴＦ
Ｔ１３７が形成された面までの距離をｄとしたとき（数
３５）を満足するようにすると、反射電極１３５間から
入射し、透明板３２ｂと空気との界面で反射する光のほ
とんどは光吸収膜７１に吸収されるため、ＴＦＴのホト
コンダクタ現象は発生しないようになる。（図２１）で
示すように入射光２０１ｂはＴＦＴ１３７に入射しな
い。

【０２２０】以上のことから（図１９（ｂ））のように
本発明のライトバルブ装置を構成することによりホトコ
ンダクタ現象を防止でき、良好な画像表示を実現でき
る。なお、透明基板３２ｂは（図６）に示すように凹レ
ンズ形状でもよいことはいうまでもない。

【０２２１】ホトコンダクタ現象を防止する方法とし
て、（図１９（ａ））のようにライトバルブ装置を構成
してもよい。（図１９（ａ））において１９１は光吸収
膜である。光吸収膜１９１はアクリル樹脂にカーボンを
分散した塗料などが例示される。

【０２２２】光吸収膜１９１はアレイ基板１３１の表面
に形成するものであるから、ほとんどの塗料等を使用で
きる。また光吸収膜１９１の色は黒色に限定されず、ラ
イトバルブ装置が変調する光の色を吸収するものであれ
ば何でもよい。

【０２２３】アレイ基板１３１の裏面を、レンズ等を削
る時に用いる砂を用いて凹凸を形成し、前記凹凸上に光
吸収膜１９１を形成する。（図１９（ａ））のように光
吸収膜１９１を形成することにより、反射電極間を通過
した入射光を光吸収膜１９１で吸収することができ、Ｔ
ＦＴ１３７のホトコンダクタ現象を防止できる。

【０２２４】以下、本発明のライトバルブ装置を用いた
投写型表示装置について説明する。（図１）において、
光源１３はランプ１３ａ、凹面鏡１３ｂ、フィルタ１２
で構成される。ランプ１３ａはメタルハライドランプで
あり、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色の色成分を含む光を出射す
る。凹面鏡１３ｂはガラス製で、反射面に可視光を反射
し赤外光を透過させる多層膜を蒸着したものである。フ
ィルタ１２はガラス基板の上に可視光を透過し、赤外光
と紫外光を反射する多層膜を蒸着したものである。ラン
プ１３ａからの放射光に含まれる可視光は、凹面鏡１３
ｂの反射面により反射する。凹面鏡１３ｂから出射する
反射光は、フィルタ１２により赤外線と紫外線とが除去
されて出射する。なお、１９は本発明のライトバルブ装
置である。

【０２２５】投写レンズ１１はライトバルブ装置１９側
の第１レンズ群１１ａとスクリーン側の第２レンズ群１
１ｂとで構成され、第１レンズ群１１ａと第２レンズ群
１１ｂとの間には平面ミラー１６が配置されている。ラ
イトバルブ装置１９の画面中心にある画素から出射する
散乱光は、第１レンズ群１１ａを透過した後、約半分が
平面ミラーに入射し、残りが平面ミラー１６に入射せず
に第２レンズ群１１ｂに入射する。平面ミラー１６の反
射面の法線は投写レンズ１１の光軸１７に対して４５°
傾いている。光源１３からの光は平面ミラー１６で反射
されて第１レンズ群１１ａを透過し、透明基板３２を透
過して液晶パネル１５に入射する。液晶パネル１５から
の反射光は、透明基板３２、第１レンズ群１１ａ、第２
レンズ群１１ｂの順に透過してスクリーンに到達する。
投写レンズ１１の絞りの中心から出て液晶パネル１５に
向かう光線は、液晶層３３にほぼ垂直に入射するよう
に、つまりテレセントリックとしている。また、透明基
板３２の表面にはＶコート方式の反射防止膜を施してい
る。

【０２２６】ＰＤライトバルブを用いた投写型表示装置
の投写画像のコントラストを良好にするには、散乱ゲイ
ンを小さくする必要がある。その散乱ゲインを小さくす
るには液晶層を厚くすればよい。液晶層が厚くなると、
透明状態となる電圧が高くなるので、駆動ＩＣの出力電
圧を高くする必要がある。駆動ＩＣの出力電圧が高くな
ると、駆動ＩＣの発熱量が非常に大きくなるため、液晶
層の温度均一性を確保できなくなり、画質の均一性が劣
化するという問題を生じる。液晶パネルが反射型の場
合、光は液晶層３３を２回通過するので、液晶層の厚さ
が同一の透過型の高分子分散液晶パネルの場合に比較し
て、散乱特性を良好にすることができる。そのため、投
写画像のコントラストは、反射型の方が透過型の場合よ
り有利である。つまり、駆動ＩＣの出力電圧を低くし
て、コントラストの良好な投写画像を得ることができ
る。

【０２２７】なお、ＰＤライトバルブとして（図８
（ｃ））に示すような、平凹レンズ３２と両凸レンズ８
３を組み合わせたものを用いる場合は、投写レンズ１１
は平凹レンズ３２と両凸レンズ８３を組み合わせること
により、光変調層３３上の光源像がスクリーン上に結像
するようにすればよい。

【０２２８】まず、ここでは説明を容易にするために１
９ａをＧ光を利用するライトバルブ装置、１９ｂをＢ光
を変調するライトバルブ装置、１９ｃをＲ光を変調する
ライトバルブ装置であるとして説明する。

【０２２９】（図１）において、１４ａ、１４ｂ、１４
ｃはダイクロイックミラーであるが、これは色合成系と
色分離系を兼用している。光源からの出射された白色光
は平面ミラー１６によりおりまげられ、投写レンズ１１
の第１群１１ａに入射する。この際フィルタ１２により
不要なＢ光およびＲ光はカットされる。フィルタ１２の
帯域は半値の値で４３０ｎｍ〜６９０ｎｍである。以
後、光の帯域を記述する際は半値で表現する。ダイクロ
イックミラー１４ａはＧ光を反射し、Ｒ光およびＢ光を
透過させる。Ｇ光はダイクロイックミラー１４ｃで帯域
制限され、ライトバルブ装置１９ａに入射する。Ｇ光の
帯域は５１０〜５７０ｎｍとする。一方、ダイクロイッ
クミラー１４ｂはＢ光を反射し、Ｒ光を透過させる。Ｂ
光はライトバルブ装置１９ｂに、Ｒ光はライトバルブ装
置１９ｃに入射する。入射するＢ光の帯域は４３０ｎｍ
〜４９０ｎｍ、Ｒ光の帯域は６００ｎｍ〜６９０ｎｍで
ある。各ライトバルブ装置はそれぞれの映像信号に応じ
て散乱状態の変化として光学像が形成する。各ライトバ
ルブ装置で形成された光学系はダイクロイックミラー１
４ａ、１４ｂ、１４ｃで色合成され、投写レンズ１１に
入射し、スクリーン１８上に拡大投写される。

【０２３０】先の説明では、ダイクロイックミラー１４
ａはＧ光を反射するバンドパスのフィルタを用いる。し
かし、バンドパスのフィルタは形成する誘電体薄膜の積
層数が多く、高価になり、また特性も多少悪い。

【０２３１】ライトバルブ装置１９ａをＲ光変調用、ラ
イトバルブ装置１９ｂをＧ光変調用、ライトバルブ装置
１９ｃをＢ光変調用とすれば、ダイクロイックミラー１
４はすべてハイパスもしくはローパスのフィルタ型を用
いることができる。ダイクロイックミラー１４ａはＲ光
を反射する。次に前記Ｒ光の光はダイクロイックミラー
１４ｃで帯域制限され純度を高められる。投写型表示装
置を構成する場合、Ｒ光の純度が画質に与える影響は大
きい。Ｒ光にオレンジ色の光を含んでいる場合、画像の
色再現性は悪化する。ダイクロイックミラー１４ｂはＧ
光の光を反射し、Ｂ光の光を透過させる。以上のように
して、ダイクロイックミラーは白色光をＲ，Ｇ，Ｂ光の
３原色光の光路に分離する。

【０２３２】従来のライトバルブを用いる投写型表示装
置は５枚ないし６枚のダイクロイックミラーが必要であ
った。本発明の投写型表示装置は、３枚のダイクロイッ
クミラーで色合成分離系を構成している。したがって、
光学系を大幅に小型化でき、また、コストも安くするこ
とができる。また、反射型のライトバルブを用いている
ため、透過型に比較して、コントラストも良好である。
また、高分子分散液晶を用いているので光変調に偏光板
が必要でなく、画素開口率も高いので高輝度表示を行う
ことができる。その上、液晶パネルの裏面には障害物が
ないのでパネル冷却が容易である。たとえば、裏面から
の強制空冷、液冷を容易に行え、また、裏面にヒートシ
ンク等も取り付けることができる。また、（図１９
（ａ））のように裏面に光吸収膜１９１を形成すること
もできる。

【０２３３】ダイクロイックミラーの配置としては数々
の変形が考えられる。たとえば（図９）の配置、あるい
は（図１０）の配置がある。なお、（図９）から（図１
２）は、ダイクロイックミラーの配置を記載したもので
あり、ダイクロイックミラーの光の反射、透過帯域を考
慮して図示したものではない。（図１１）ではライトバ
ルブ装置１９ｃの入射面にダイクロイックミラー１４ｃ
を配置しているが、これはライトバルブ装置１９ｃに入
射する光の帯域を制限するものである。ダイクロイック
ミラー１４ｃはダイクロイックフィルタであってもよい
が、光軸１７に対して垂直に配置してはならない。なぜ
ならば、入射光がダイクロイックフィルタの界面で反射
し、前記反射光がそのままスクリーンに投写されてコン
トラストを低下させるためである。したがって、本発明
の投写型表示装置では良好なカラー表示を得るための色
分離、色合成用として３枚のダイクロイックミラーもし
くはダイクロイックフィルタを用いて構成する。さら
に、前記ダイクロイックミラーもしくはダイクロイック
フィルタは光軸に対して斜めに配置する。なお、ダイク
ロイックミラーはダイクロイックプリズムに置き換えて
もよい。

【０２３４】（図１２）はダイクロイックミラー１４ｂ
および１４ａをＸ字に配置した例である。たとえば、ダ
イクロイックミラー１４ｂはＢ光を反射し、ダイクロイ
ックミラー１４ａはＲ光を反射する。ダイクロイックミ
ラー１４ｃはのＧ光を透過させる。（図１２）の構成で
は（図１）に比較してさらに装置の光学系を小型化する
ことができる。

【０２３５】（図２）は本発明の投写型表示装置の第２
の実施例である。（図１）との差異はライトバルブ装置
１９のかわりにライトバルブ装置２０を用いた点であ
る。その他の事項は（図１）と同様であるので差異のみ
について説明をする。

【０２３６】ライトバルブ装置１２とは（図１９
（ｂ））に示すライトバルブ装置が該当する。アレイ基
板１３１の裏面に透明基板３２ｂを光学的結合を取って
接続している。（図１９（ｂ））に示すライトバルブ装
置を用いれば（図２１）に示すように反射電極１３５間
から進入する光によりＴＦＴ１３７にホトコンダクタ現
象が発生することがなくなり、表示コントラストが向上
する。反射電極１３５間からは光のもれ量は多く、アレ
イ基板１３１の裏面から高分子分散液晶層３３の光変調
状態がモニタできる。ＴＦＴ１３７の半導体層がポリシ
リコンの場合はホトコンダクタ現象は大きくない。しか
し、アモルファスシリコンの場合は、十分な対策が必要
である。したがって、アモルファスシリコンの場合に
は、透明基板３２ｂを配置する効果は大きい。

【０２３７】アレイ基板１３１と空気との界面の反射を
防止する方法に（図１９（ａ））に示すライトバルブ装
置を用いる方法もある。（図１９（ａ））のライトバル
ブ装置では、アレイ基板１３１と空気との界面に光吸収
膜１９１を形成している。光吸収膜１９１には黒色色素
を含有させ、反射電極１３５からもれる光を吸収させ
る。また、ライトバルブ装置が変調する光の色に対して
補色の色素を含有させてもよい。たとえばライトバルブ
装置２０ｃがＢ光を変調する場合、光吸収膜１９１には
黄色に着色させる。補色の関係にある時、光は吸収され
る。

【０２３８】なお、本発明のライトバルブ装置に用いる
液晶に、２色性あるいは多色性色素つまり染料を含有し
たものを用いてもよい。電界が印加され液晶分子が垂直
に配向すると水滴状液晶１３２は着色せず、入射光２３
１は反射電極１３５で反射されそのまま出射する。液晶
層３３が散乱状態の時、水滴状液晶２３２は染料で着色
し、入射光２３１は散乱するとともに染料で吸収され
る。したがって、コントラストは大幅に向上する。ま
た、（図１）に示すようにＲ・Ｇ・Ｂ光変調用に３枚の
液晶パネルを用いる場合は、特にＲ光用ライトバルブ装
置の水滴状液晶の径を大きくした方が好ましい。たとえ
ば、Ｇ光用ライトバルブ装置の水滴状液晶の平均粒子径
が１．７μｍであればＲ光用ライトバルブ装置では２．
０μｍ前後にする。これは高分子分散液晶の散乱特性は
入射波長に依存するためである。変調する波長が長くな
るほど水滴状液晶の平均粒子径は大きくする方が散乱特
性が良好になる。平均粒子径は液晶と樹脂を相分離させ
る際の紫外線照射条件を操作することにより調整でき
る。またポリマーに対して液晶の含有比率が高いときは
水滴状液晶とはならず連続層となるが、この際はポリマ
ーネットワークの平均孔径を可変する。これも相分離さ
せてその紫外線照射条件を操作することにより調整でき
る。

【０２３９】なお、本発明のライトバルブ装置において
高分子分散液晶パネルを用いるとしたがこれに限定する
ものではなく、たとえば相変化液晶を用いた熱書き込み
液晶パネル、散乱状態の変化を用いる強誘電性液晶パネ
ル等の液晶パネルや、ＰＬＺＴ等、光散乱状態の変化と
しての光学像を形成するものであれば、本発明のライト
バルブ装置のパネルとして用いることができる。

【０２４０】なお、本発明のライトバルブの技術範囲
は、散乱状態の変化として光源像を形成する材料を用い
た光書き込み型表示パネルにもおよぶと考える。たとえ
ば、前記光書き込み表示パネルの一例として、特開平２
−９３５１９号公報等がある。この公報には、誘電体ミ
ラーと対向電極間に高分子分散液晶を挟持した表示パネ
ルが開示されている。誘電体ミラーの一方には電極が形
成されている。本発明の実施例の表示パネルではマトリ
ックス状に画素電極を有しており、前述の公報の光書き
込み表示パネルには画素電極はない。本発明の反射型の
表示パネルは対向電極を２層あるいは３層の薄膜により
構成し、前記多層薄膜により反射防止機能をもたせる。

【０２４１】本発明は、配向膜等を形成しない表示パネ
ルに前述の積層薄膜の構成を採用することに、また、透
明基板を対向基板上に配置し、界面で反射した光を液晶
層に再び戻らないように構成することに技術思想があ
る。この思想に基づけば前述の公報の光書き込み表示パ
ネルは誘電体ミラーを有し、画素電極は有しないが、２
つの電極間に電圧を印加し、光変調を行なうライトバル
ブ装置であり、ＴＮ液晶のように配向膜を形成しないと
いう点および反射型であるという点に関しては本発明の
ライトバルブ装置と全く同一である。光書き込み表示パ
ネルの光入射面の電極に積層の薄膜を形成することによ
り、反射防止機能が作用し、表示コントラストを向上で
きることは明らかである。また、透明基板を配置するこ
とによりさらに表示コントラストは向上できる。また、
光書き込み型表示パネルをライトバルブとして用いる投
写型表示装置においては、前記積層の薄膜の膜厚を変調
する光の波長に応じて形成すればよいことも本発明の投
写型表示装置の技術思想を適用すればよい。したがって
本発明のライトバルブ装置および投写型表示装置の構成
の技術思想および発明を、光書き込み表示パネルおよび
それをライトバルブとして用いる投写型表示装置に適用
できることは明らかである。

【０２４２】

【発明の効果】本発明のライトバルブ装置は、その対向
電極基板に誘電体薄膜を形成することにより、ＩＴＯ薄
膜と対向電極基板間およびＩＴＯ薄膜と液晶間の界面の
反射率を大幅に低減しており、薄膜形成もいたって容易
であり、投写型表示装置のように変調するライトバルブ
装置の入射光の波長が狭帯域である場合に、非常に良好
な反射防止効果が得られる。また、空気と接する面にも
反射防止膜を形成しており、総合した反射率は０．３％
以下と非常に良好であり、高コントラスト表示を実現で
きる。アレイ構造も反射電極構造をとることにより、画
素開口率も７０％以上を実現でき、ＴＦＴのホトコンも
発生しない。また、ライトバルブ装置の裏面等に放熱板
を取り付けることができ、冷却機構も簡単になる。

【０２４３】また、基板間に挟持する液晶として高分子
分散液晶を用いることにより、偏光板が不要となり、Ｔ
Ｎ液晶パネルに比較して２倍以上の高輝度表示が実現で
きる。これは光利用効率を向上できることのみならず、
入射光が熱に変換されることを大幅に減少でき、加熱に
よるパネルの性能劣化をひきおこすことがなくなる。こ
れは、投写型表示装置のように一つのライトバルブ装置
に入射する光の強さが数万ルクスと大きい場合、非常に
有効である。

【０２４４】また、対向基板を厚くすることにより、ま
た、前記基板に透明基板あるいは平凹レンズを組み合わ
せることにより、２次散乱光を防止でき、明るくかつ表
示コントラストの良好な画像を表示できる。

【０２４５】さらに、本発明の投写型表示装置では、反
射型もしくは透過型で、かつ高分子分散液晶を用いたラ
イトバルブ装置を採用しているため、高輝度表示を実現
でき、また２００インチ以上の大画面化にも対応でき
る。また、Ｒ、Ｇ、Ｂ光のピーク波長に応じてそれぞれ
の反射防止膜の光学的膜厚を変化させることにより、ま
た光調する光の波長に応じて液晶膜厚を厚く、または／
および水滴状液晶の半径粒子径を大きくすれば、ホワイ
トバランスおよび表示コントラストが良好な画像表示を
実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶投写型テレビの一実施例における
構成図

【図２】本発明の他の実施例における液晶投写型テレビ
の構成図

【図３】本発明のライトバルブ装置の説明図

【図４】本発明のライトバルブ装置の説明図

【図５】本発明のライトバルブ装置の説明図

【図６】本発明のライトバルブ装置の説明図

【図７】本発明のライトバルブ装置の構成図

【図８】本発明のライトバルブ装置の他の実施例を示す
構成図

【図９】本発明の液晶投写型テレビの他の実施例におけ
る構成図

【図１０】本発明の液晶投写型テレビの他の実施例にお
ける構成図

【図１１】本発明の液晶投写型テレビの他の実施例にお
ける構成図

【図１２】本発明の液晶投写型テレビの他の実施例にお
ける構成図

【図１３】本発明のライトバルブ装置の一実施例におけ
る一部拡大断面図

【図１４】本発明のライトバルブ装置の他の実施例にお
ける一部拡大断面図

【図１５】本発明のライトバルブ装置の他の実施例にお
ける一部拡大断面図

【図１６】本発明のライトバルブ装置の他の実施例にお
ける一部拡大断面図

【図１７】本発明のライトバルブ装置の他の実施例にお
ける一部拡大断面図

【図１８】本発明のライトバルブ装置の他の実施例にお
ける一部拡大断面図

【図１９】本発明のライトバルブ装置の他の実施例にお
ける一部拡大断面図

【図２０】本発明のライトバルブ装置の説明図

【図２１】本発明のライトバルブ装置の説明図

【図２２】ライトバルブ装置の等価回路図

【図２３】高分子分散液晶の動作の説明図

【図２４】本発明のライトバルブ装置の一実施例におけ
る特性図

【図２５】本発明のライトバルブ装置の他の実施例にお
ける特性図

【図２６】本発明のライトバルブ装置の他の実施例にお
ける特性図

【図２７】本発明のライトバルブ装置の他の実施例にお
ける特性図

【図２８】本発明のライトバルブ装置の他の実施例にお
ける特性図

【図２９】本発明のライトバルブ装置の他の実施例にお
ける特性図

【図３０】本発明のライトバルブ装置の他の実施例にお
ける特性図

【図３１】本発明のライトバルブ装置の一実施例におけ
る特性図

【図３２】本発明のライトバルブ装置の他の実施例にお
ける特性図

【図３３】本発明のライトバルブ装置の他の実施例にお
ける特性図

【図３４】本発明のライトバルブ装置の他の実施例にお
ける特性図

【図３５】本発明のライトバルブ装置の他の実施例にお
ける特性図

【図３６】本発明のライトバルブ装置の他の実施例にお
ける特性図

【図３７】本発明のライトバルブ装置の他の実施例にお
ける特性図

【符号の説明】

１１投写レンズ１２ＵＶＩＲカットフィルタ１３ａランプ１３ｂ凹面鏡１４ａ、１４ｂ、１４ｃダイクロイックミラー１５ａ、１５ｂ、１５ｃ液晶パネル１６ミラー１７光軸１８スクリーン１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、２０ａ、２０ｂ、２０ｃラ
イトバルブ装置３１、３２透明基板３３液晶層３４微小領域３５入射光線３６出射面３７、４０散乱光３９反射光線５１有効表示領域５２微小領域５３光リング５５無効面５６反射防止膜６１、１４１、１７１、１８１対向電極７１光吸収膜１３１アレイ基板１３２対向電極基板１３３オプティカルカップリング剤１３４、１５２絶縁体１３５、１５１反射電極１３６接続部１３７ＴＦＴ１３８対向電極１３９、１４２反射防止膜１４０低誘電体膜１５３遮光膜１９１光吸収膜２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ入射光線２２１ゲートドライブＩＣ２２２ゲースドライブＩＣ２２３付加コンデンサ２２４液晶２３１入射光線２３２水滴状液晶２３３ポリマ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 9/12 Ｂ 9187−5Ｃ 9/31 Ｂ 9187−5Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の光反射防止手段を有する第１の基板
と、光反射手段を有する第２の基板と、前記第１の光反
射防止手段と前記光反射手段との間に挟持された、光散
乱状態の変化として光学像を形成する光変調手段とを具
備し、前記第１の基板の中心厚をｔ、屈折率をｎ、前光
変調手段の有効表示領域の最大径をｄとして、次式の関
係を満足することを特徴とするライトバルブ装置。【数１】
【請求項２】第１の光反射防止手段が形成された光透過
性を有する第１の基板と、光反射手段を有する第２の基
板と、光透過性を有する第３の基板と、前記第１の基板
および第３の基板とを光学的に結合させる光学的結合手
段と、前記第１の光反射防止手段と前記光反射手段との
間に挟持された、光散乱状態の変化として光学像を形成
する光変調手段とを具備し、前記第３の基板の有効表示
領域以外の部分と前記第１の基板の有効表示領域以外の
部分のうち少なくとも一方の部分に第１の光吸収手段が
形成されていることを特徴とするライトバルブ装置。
【請求項３】第１の光反射防止手段が形成された光透過
性を有する第１の基板と、光反射手段を有する第２の基
板と、光透過性を有する第３の基板および第４の基板
と、前記第１の基板と第３の基板、および前記第２の基
板と第４の基板とを光学的に結合させる光学的結合手段
と、前記第１の光反射防止手段と前記光反射手段との間
に挟持された、光散乱状態の変化として光学像を形成す
る光変調手段とを具備し、前記第３の基板の有効表示領
域以外の部分と前記第４の基板の有効表示領域以外の部
分のうち少なくとも一方の部分に光吸収手段が形成され
てることを特徴とするライトバルブ装置。
【請求項４】第２の基板において、光反射手段が形成さ
れた反対面に第２の光吸収手段が形成されていることを
特徴とする請求項２記載のライトバルブ装置。
【請求項５】光変調手段は高分子分散液晶であることを
特徴とする請求項２記載のライトバルブ装置。
【請求項６】第１の光反射防止手段は、第１の誘電体薄
膜と、前記光変調手段に電界を印加するためのＩＴＯ薄
膜と、第２の誘電体薄膜とが順次積層された構成であ
り、前記第１および第２の誘電体薄膜の屈折率は１．６
以上１．８以下であり、かつ前記誘電体薄膜の光学的膜
厚が略λ／４（λは光の設計主波長）であり、かつ前記
ＩＴＯ薄膜の光学的膜厚が略λ／２であることを特徴と
する請求項２記載のライトバルブ装置。
【請求項７】第１の光反射防止手段は、第１の基板上に
誘電体薄膜と、前記光変調手段に電界を印加するための
ＩＴＯ薄膜とが順次積層された構成であり、前記誘電体
薄膜の屈折率が１．５以上１．７以下であり、かつ前記
誘電体薄膜の光学的膜厚が略λ／４（λは設計主波長）
であり、かつ前記ＩＴＯ薄膜の光学的膜厚が略λ／２で
あることを特徴とする請求項２記載のライトバルブ装
置。
【請求項８】第１の光反射防止手段はＩＴＯ薄膜で形成
され、かつ前記薄膜の光学的膜厚が略λ／２（λは設計
主波長）であることを特徴とする請求項２記載のライト
バルブ装置。
【請求項９】高分子分散液晶の膜厚は５μｍ以上２５μ
ｍ以下であることを特徴とする請求項５記載のライトバ
ルブ装置。
【請求項１０】高分子分散液晶の水滴状液晶の平均粒子
径もしくはポリマーネットワークの平均孔径が０．５μ
ｍ以上３μｍ以下であることを特徴とする請求項５記載
のライトバルブ装置。
【請求項１１】第１および第２の誘電体薄膜は三酸化二
アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、三酸化二イットリウム（Ｙ
₂Ｏ₃）、一酸化シリコン（ＳｉＯ）、三酸化タングステ
ン（ＷＯ₃）、三弗化セリウム（ＣｅＦ₃）、二弗化鉛
（ＰｂＦ₂）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のいずれか
の薄膜であることを特徴とする請求項６記載のライトバ
ルブ装置。
【請求項１２】誘電体薄膜は、三酸化二アルミニウム
（Ａｌ₂Ｏ₃）、一酸化シリコン（ＳｉＯ）、三酸化タン
グスラン（ＷＯ₃）、三弗化セリウム（ＣｅＦ₃）、三弗
化ランタン（ＬａＦ₃）、三弗化ネオジウム（ＮｄＦ₃）
のいずれかの薄膜であることを特徴とする請求項７記載
のライトバルブ装置。
【請求項１３】誘電体薄膜の屈折率をｎ₁、ＩＴＯ薄膜
の屈折率をｎ₂、電圧無印加状態での光変調手段の屈折
率をｎ₃としたとき、ｎ₂＞ｎ₁＞ｎ₃なる関係があること
を特徴とする請求項６記載のライトバルブ装置。
【請求項１４】第１の基板の屈折率と第２の基板の屈折
率のうち少なくとも一方の屈折率と、電圧無印加状態で
の光変調手段の屈折率との差が０．１５以内であること
を特徴とする請求項２記載のライトバルブ装置。
【請求項１５】ＩＴＯ薄膜の屈折率は１．９以下である
ことを特徴とする請求項８記載のライトバルブ装置。
【請求項１６】第１の光反射防止手段は第１の基板側か
ら順次、第１の透明誘電体薄膜層と、ＩＴＯ薄膜と、第
２の透明誘電体薄膜層が順次積層されて構成されてお
り、前記第１の透明誘電体薄膜層または前記第２の透明
誘電体薄膜層は、屈折率が１．３以上１．７以下の低屈
折率膜と、屈折率が１．７以上２．３以下の高屈折率膜
を交互に積層した多層膜で構成され、他方は屈折率が
１．６以上１．８以下かつ光学的膜厚が略λ／４の単層
膜であり、低屈折率膜は二弗化マグネシウム（Ｍｇ
Ｆ₂）、二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、三酸化アルミニウ
ム（Ａｌ₂Ｏ₃）、三弗化セリウム（ＣｅＦ₃）、一酸化
シリコン（ＳｉＯ）のいずれかであり、高屈折率膜は三
酸化二イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、二酸化ジルコニウム
（ＺｒＯ₂）、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）、五酸化二
タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、二酸化セリウム（ＣｅＯ₂）、
二酸化チタン（ＴｉＯ₂）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）のいず
れかであり、単一膜層は三酸化二アルミニウム（Ａｌ₂
Ｏ₃）、一酸化シリコン（ＳｉＯ）、三酸化二イットリ
ウム（Ｙ₂Ｏ₃）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、二弗化
鉛（ＰｂＦ₂）、三酸化タングステン（ＷＯ₃）のいずれ
かを用いていることを特徴とする請求項２記載のライト
バルブ装置。
【請求項１７】第１の光反射防止手段は第１の基板側か
ら、第１の透明誘電体薄膜層と、ＩＴＯ薄膜層と、第２
の透明誘電体薄膜層が順次積層されて構成されており、
前記第１の薄膜層と前記第２の薄膜層は屈折率が１．３
以上１．７以下の低屈折率膜と、屈折率が１．７以上
２．３以下の高屈折率膜を交互に積層した多層構成であ
り、低屈折率膜は二弗化マグネシウム（ＭｇＦ₂）、二
酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、三酸化二アルミニウム（Ａ
ｌ₂Ｏ₃）、三弗化セリウム（ＣｅＦ₃）、一酸化シリコ
ン（ＳｉＯ）のいずれかであり、高屈折率膜は三酸化イ
ットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、二酸化ジルコニウム（Ｚｒ
Ｏ₂）、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）、五酸化二タンタ
ル（Ｔａ₂Ｏ₅）、二酸化セリウム（ＣｅＯ₂）、二酸化
チタン（ＴｉＯ₂）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）のいずれかを
用いていることを特徴とする請求項２記載のライトバル
ブ装置。
【請求項１８】第３の基板と空気と接する面に、透明誘
電体多層膜で構成される第２の光反射防止手段が形成さ
れていることを特徴とする請求項２記載のライトバルブ
装置。
【請求項１９】光反射手段はマトリックス状に配置され
た複数の反射電極から構成されていることを特徴とする
請求項２記載のライトバルブ装置。
【請求項２０】反射電極は金属薄膜で形成されているこ
とを特徴とする請求項１９記載のライトバルブ装置。
【請求項２１】第１の反射電極と、前記反射電極に隣接
した第２の反射電極間に、光変調手段の比誘電率よりも
小さい物質で薄膜が形成されていることを特徴とする請
求項１９記載のライトバルブ装置。
【請求項２２】第３の基板が空気と接する面から光変調
手段までの距離をｔ、第３の基板の屈折率をｎ、前記光
変手段の有効表示領域の最大径をｄとしたとき、【数２】なる関係を満足することを特徴とする請求項２記載のラ
イトバルブ装置。
【請求項２３】第３の基板は平凹レンズであり、前記レ
ンズの平面と第１の基板とが光学的結合手段で光学的に
結合されていることを特徴とする請求項２記載のライト
バルブ装置。
【請求項２４】光学的結合手段は、光硬化型接着剤、熱
硬化型接着剤もしくはシリコーン樹脂であることを特徴
とする請求項２記載のライトバルブ装置。
【請求項２５】第１の光反射防止手段を有する第１の基
板と、光反射手段を有する第２の基板と、光透過性を有
する第３の基板と、前記第１の基板と第３の基板とを光
学的に結合させる光学的結合手段と、前記第１の光反射
防止手段と前記光反射手段との間に挟持された、光散乱
状態の変化として光学像を形成する光変調手段とを具備
し、前記第１の基板の有効表示領域以外の部分と第３の
基板の有効表示領域以外の部分のうち少なくとも一方の
部分に光吸収手段が形成されたライトバルブ装置と、１つの光源と、前記光源からの光を前記ライトバルブ装置に導く光学手
段と、前記ライトバルブで変調された光を投映する投写手段を
具備することを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２６】第１の光反射防止手段が形成された光透
過性を有する第１の基板と、光反射手段を有する第２の
基板と、光透過性を有する第３の基板および第４の基板
と、前記第１の基板と第３の基板および前記第２の基板
および第４の基板とを光学的に結合させる光学的結合手
段と、前記第１の光反射防止手段と前記光反射手段との
間に挟持された、光散乱状態の変化として光学像を形成
する光変調手段とを具備し、前記第３の基板の有効表示
領域以外の部分と第４の基板の有効表示領域以外の部分
のうち少なくとも一方の部分に光吸収手段が形成されて
いることを特徴とするライトバルブ装置と、１つの光源と、前記光源からの光を前記ライトバルブに導く光学手段
と、前記ライトバルブで変調された光を投映する投写手段を
具備することを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２７】第１の光反射防止手段を有する第１の基
板と、光反射手段を有する第２の基板と、光透過性を有
する第３の基板と、前記第１の基板と第３の基板とを光
学的に結合させる光学的結合手段と、前記第１の光反射
防止手段と前記光反射手段との間に挟持された、光散乱
状態の変化として光学像を形成する光変調手段とを具備
し、前記第１の基板の有効表示領域以外の部分と前記第
３の基板の有効表示領域以外の部分のうち少なくとも一
方の部分に光吸収手段が形成されたライトバルブ装置
と、１つの光源と、前記光源からの光を赤色光と青色光と緑色光の３原色の
光路に分離する機能と、３原色の光路を１つの光路に合
成する機能を有する色分離合成光学手段と、前記ライトバルブ装置で変調された光を投映する投映手
段とを具備し、前記３原色の光路に前記ライトバルブ装置が配置されて
いることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２８】ライトバルブ装置の第１の光反射防止手
段は、誘電体薄膜とＩＴＯ薄膜が積層された構成である
ことを特徴とする請求項２７記載の投写型表示装置。
【請求項２９】ライトバルブ装置の第１の光反射防止手
段は、第１の誘電体薄膜と、光変調手段に電界を印加す
るためのＩＴＯ薄膜と、第２の誘電体薄膜とが順次積層
された構成であり、前記誘電体薄膜の屈折率をｎ₁、Ｉ
ＴＯ薄膜の屈折率をｎ₂、電界無印加状態での光変調手
段の屈折率をｎ₃としたとき、ｎ₂＞ｎ₁＞ｎ₃なる関係が
あり、前記第１および第２の誘電体薄膜の屈折率は１．
６以上１．８以下であり、かつ前記誘電体薄膜の光学的
膜厚が略λ／４（以下、λは設計主波長）であり、かつ
前記ＩＴＯ薄膜の光学的膜厚が略λ／２であることを特
徴とする請求項２７記載の投写型表示装置。
【請求項３０】ライトバルブ装置の第２の基板におい
て、光反射手段が形成された面の逆の面に第２の光吸収
手段が形成されていることを特徴とする請求項２７記載
の投写型表示装置。
【請求項３１】ライトバルブ装置の第３の基板の空気と
接する有効表示領域に透明誘電体多層膜からなる第２の
光反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項
２７記載の投写型表示装置。
【請求項３２】ライトバルブ装置の光変調手段は高分子
分散液晶であることを特徴とする請求項２７記載の投写
型表示装置。
【請求項３３】ライトバルブ装置の光反射手段はマトリ
ックス状に配置された複数の反射電極から構成され、第
２の基板上で、かつ前記反射電極の下層に前記反射電極
に信号を印加するスイッチング素子が形成されているこ
とを特徴とする請求項２７記載の投写型表示装置。
【請求項３４】ライトバルブ装置のＩＴＯ薄膜の光学的
膜厚が、光変調手段で変調する光の波長に対応して形成
されていることを特徴とする請求項２７記載の投写型表
示装置。
【請求項３５】第３の基板が空気と接する面から光変調
手段までの距離をｔ、第３の基板の屈折率をｎ、前記光
変手段の有効表示領域の最大径をｄとしたとき、【数３】なる関係を満足することを特徴とする請求項２７記載の
投写型表示装置。
【請求項３６】第３の基板は平凹レンズであり、前記レ
ンズの平面と第１の基板とが光学的結合手段で光学的に
結合されていることを特徴とする請求項２７記載の投写
型表示装置。
【請求項３７】光学的結合手段は、光硬化型接着剤、熱
硬化型接着剤もしくはシリコーン樹脂であることを特徴
とする請求項２７記載の投写型表示装置。
【請求項３８】赤色光、青色光および緑色光の３原色の
光路の分離は２つの色分離素子を用いて行われ、前記色
分離素子で分離した複数の光路のうち少なくとも一光路
に、光の帯域を制限する光フィルタが配置されているこ
とを特徴とする請求項２４記載の投写型表示装置。
【請求項３９】色分離素子はダイクロイックミラーであ
ることを特徴とする請求項３８記載の投写型表示装置。
【請求項４０】光フィルタは光の主光線軸に対し、傾い
て配置されていることを特徴とする請求項３８記載の投
写型表示装置。
【請求項４１】投写手段は複数のレンズより構成され、
前記レンズ間にミラーが配置され、前記ミラーに光源か
らの出射光が集光され、ライトバルブ装置に導かれてい
ることを特徴とする請求項２７記載の投写型表示装置。
【請求項４２】光源はメタルハライドランプと凹面鏡を
具備していることを特徴とする請求項２７記載の投写型
表示装置。