JPH03228024A - Project liquid crystal display device - Google Patents
Project liquid crystal display deviceInfo
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- JPH03228024A JPH03228024A JP2020458A JP2045890A JPH03228024A JP H03228024 A JPH03228024 A JP H03228024A JP 2020458 A JP2020458 A JP 2020458A JP 2045890 A JP2045890 A JP 2045890A JP H03228024 A JPH03228024 A JP H03228024A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、透過−散乱型液晶表示素子を用いた投射型液
晶表示装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a projection type liquid crystal display device using a transmission-scattering type liquid crystal display element.
[従来の技術]
近年、透過型液晶表示素子を用いた投射型液晶表示装置
は、CRTを用い・た投射型表示装置に代わるものとし
て注目されている。[Prior Art] In recent years, a projection type liquid crystal display device using a transmission type liquid crystal display element has attracted attention as an alternative to a projection type display device using a CRT.
従来、このような投射型液晶表示装置には、低消費電力
、低電圧駆動等の特長を有するTN(ツイストネマチッ
ク)型液晶を用いるものが主流となっている。Conventionally, such projection-type liquid crystal display devices have mainly used a TN (twisted nematic) type liquid crystal, which has features such as low power consumption and low voltage driving.
このTN型液晶表示素子では、2枚の偏光板を必要とす
るので、光の透過率が小さく、投射画像が暗いという問
題、φを有している。Since this TN type liquid crystal display element requires two polarizing plates, it has the problem of low light transmittance and a dark projected image.
特に、画像の投影を行う際には極めて強い光源を必要と
し、投射スクリーン上で高いコントラストが得られにく
いことや、光源の発熱にょるc残品表示素子への影響と
いう問題点を有している。In particular, when projecting an image, an extremely strong light source is required, making it difficult to obtain high contrast on the projection screen, and there are problems in that the heat generated by the light source affects the residual display element. There is.
そこで、TN型液晶表示素子の課題を解決すべく、液晶
物質を硬化物マトリクス中に分散保持した液晶複合体を
使用し、て、電圧印加状態により、液晶物質の屈折率が
変化し、液晶物質と硬化物マトリクスとの屈折率の一致
、不一致によりその透過状態と散乱状態をとるため、こ
の透過−散乱特性を利用した透過−散乱型液晶表示素子
が提案されている。Therefore, in order to solve the problems of TN type liquid crystal display elements, we used a liquid crystal composite in which a liquid crystal material was dispersed and held in a cured matrix. Transmission-scattering type liquid crystal display elements have been proposed that utilize this transmission-scattering characteristic to take on a transmission state and a scattering state depending on whether the refractive index of the material and the cured material matrix match or differ.
この屈折率の一致を動作原理とする液晶複合体を用いた
透過−散乱型液晶表示素子の場合には、TN型液晶表示
素子のように2枚の偏光板を必要としなく、投射用光源
から放出されたランダム偏光の状態の光を直接入射光と
して用いることができる。従って、透過−散乱型液晶表
示素子では、TN型液晶表示素子に比して同じ光源を用
いても2倍以上明るい透過画像が得られる。In the case of a transmission-scattering type liquid crystal display element using a liquid crystal composite whose operating principle is the matching of refractive indexes, there is no need for two polarizing plates unlike a TN type liquid crystal display element, and there is no need for a projection light source. The emitted randomly polarized light can be used as direct incident light. Therefore, the transmission-scattering type liquid crystal display element can provide a transmitted image that is twice as bright as the TN type liquid crystal display element even if the same light source is used.
[発明の解決しようとする課題]
投射型液晶表示装置に用いられる実用的高輝度光源は、
理想的な点光源ではなく有限の発光長を持ち、集光及び
平行化光学系も収差等の要因から、光源光学系から液晶
表示素子面に完全に垂直入射(平行光1it)するよう
にすることは困難であった。[Problem to be solved by the invention] A practical high-brightness light source used in a projection type liquid crystal display device is
It is not an ideal point light source but has a finite emission length, and due to factors such as aberrations in the condensing and collimating optical system, the light source optical system should be completely perpendicular to the liquid crystal display element surface (1 piece of parallel light). That was difficult.
このような液晶表示素子への入射光の光入射角度に分布
がある場合、透過光(直進光)画像に散乱光成分が重畳
してしまうことになる。このため、液晶表示素子を透過
した光を凸レンズで集光して、その焦点近傍に小さな孔
の開いたアパーチャーを配置し、液晶表示素子で散乱さ
せられた不要な光を除去するというような散乱光除去光
学系を使用しても、充分に散乱光が除去しきれず、結果
として投射画像のコントラスト比か低下してしまうとい
う問題点を有していた。If there is a distribution in the incident angle of the light incident on the liquid crystal display element, the scattered light component will be superimposed on the transmitted light (directly traveling light) image. For this reason, the light transmitted through the liquid crystal display element is focused by a convex lens, and an aperture with a small hole is placed near the focal point to remove unnecessary light scattered by the liquid crystal display element. Even if a light removal optical system is used, there is a problem in that the scattered light cannot be removed sufficiently, resulting in a decrease in the contrast ratio of the projected image.
また、このような散乱光を除去する光学系を用いると、
装置が大型化するとともに、レンズによる収差の発生に
より投射画像の画質が劣化するという問題点も有してい
た。Also, if you use an optical system that removes such scattered light,
As the device becomes larger, there is also a problem in that the quality of the projected image deteriorates due to aberrations caused by the lens.
さらに、この不必要な散乱光を多く除去するためには、
このアパーチャーの孔の径を小さ(する必要があり、ア
パーチャーの孔の径を小さくすると、本来の必要な透過
してきた直進光も一部が除去されてしまうため、投射画
像が暗くなってしまうという問題点も有していた。Furthermore, in order to remove much of this unnecessary scattered light,
It is necessary to make the diameter of this aperture hole small. If the diameter of the aperture hole is made small, some of the originally necessary straight light that has passed through will be removed, making the projected image darker. It also had some problems.
このため、実用的高輝度光源を用いて、高コントラスト
比を有し、明るい投射画像の得られる投射型液晶表示装
置が望まれていた。Therefore, a projection type liquid crystal display device that uses a practical high-intensity light source, has a high contrast ratio, and can provide a bright projected image has been desired.
[課題を解決するための手段J
本発明は、前述の課題を解決すべ(なされたものであり
、投射用光源と、その投射用光源からの光を変調する液
晶表示素子と、該液晶表示素子を透過した光を投射スク
リーンに投射する投射光学系とを有し、該液晶表示素子
として電極付基板間に液晶物質が硬化物マトリクス中に
分散保持され、その硬化物マトリクスの屈折率が使用す
る液晶物質の常光屈折率(no)とほぼ−致するように
された液晶複合体を挟持した液晶表示素子を用いた投射
型液晶表示装置において、液晶表示素子の光入射側及び
光出射側の少なくとも一方の光路中に光ファイバープレ
ートを配置したことを特徴とする投射型液晶表示装置、
及び、その液晶表示素子がアクティブマドJクス液晶表
示素子であることを特徴とする投射型液晶表示装置、及
び、その光ファイバープレートの光ファイバー中で光が
全反射するための光ファイバープレートへの・光の入射
角の臨界角θcが4°以下であることを特徴とする投射
型液晶表示装置、及び、それらの光ファイバープレート
の個々の光ファイバーのコアファイバー部分が各画素′
ri極部に対応し、クラッド材部分が各隣接画素電極間
隙部分に対応して配置されていることを特徴とする投射
型液晶表示装置を提供するものである。[Means for Solving the Problems J] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a projection light source, a liquid crystal display element that modulates light from the projection light source, and a liquid crystal display element that and a projection optical system that projects the transmitted light onto a projection screen, and as the liquid crystal display element, a liquid crystal substance is dispersed and held in a cured material matrix between electrode-attached substrates, and the refractive index of the cured material matrix is used. In a projection type liquid crystal display device using a liquid crystal display element sandwiching a liquid crystal composite whose index of refraction almost matches the ordinary refractive index (no) of a liquid crystal substance, at least the light incident side and the light output side of the liquid crystal display element are A projection type liquid crystal display device characterized in that an optical fiber plate is arranged in one optical path.
and a projection type liquid crystal display device characterized in that the liquid crystal display element is an active Mado Jx liquid crystal display element; A projection type liquid crystal display device characterized in that the critical angle θc of the incident angle is 4° or less, and the core fiber portion of each optical fiber of the optical fiber plate of the projection type liquid crystal display device is
The present invention provides a projection type liquid crystal display device characterized in that a cladding material portion is disposed corresponding to the ri pole portion and corresponding to a gap portion between adjacent pixel electrodes.
本発明の投射型液晶表示装置では、TN型液晶表示素子
の代わりに、液晶物質が硬化物マトリクス中に分数保持
され、その硬化物マトリクスの屈折率(n、)が使用す
る液晶物質の常光屈折率(no)と一致するか一致しな
いかにより、電気的に散乱状!註と透過状態とを制画し
つる液晶複合体を挟持した透過−赦乱型計品表示累子を
用いることにより、偏光板が不要であり、明るい投射画
像がijiられる。In the projection type liquid crystal display device of the present invention, instead of a TN type liquid crystal display element, a liquid crystal material is held in a fraction in a cured material matrix, and the refractive index (n,) of the cured material matrix is the ordinary light refraction of the liquid crystal material used. Electrically scattered depending on whether it matches or does not match the rate (no)! By using a transmissive-permanent instrument display panel sandwiching a liquid crystal composite that defines the annotation and the transmissive state, a polarizing plate is not necessary and a bright projected image can be obtained.
この液晶表示素子の光入射側の光路中に、光ファイバー
プレートを配置することにより、7後高表示素子への入
射光の内、斜めに入射する成分を低減することができ、
液晶表示素子を透過したした後の透過光(散乱されずに
直進する光)の内、i↓めに出91する透過光成分を低
減することかでき、コントラスト比の低下が防止できる
。By arranging an optical fiber plate in the optical path on the light incidence side of this liquid crystal display element, it is possible to reduce the component that is incident obliquely among the light incident on the rear height display element.
Of the transmitted light (light that travels straight without being scattered) after passing through the liquid crystal display element, the transmitted light component that exits i↓ can be reduced, and a decrease in contrast ratio can be prevented.
また、この液晶表示素子の光出射側の光路中に、光ファ
イバープレートを配置することにより、液晶表示素子を
透過したした後の透過光(散乱されずに直進する光)の
内、斜めに出射する成分を低減できるとともに、レンズ
等の光学系及びアパーチャー等の散乱光除去光学系を使
用しなくても、散乱光を除去可能になり、装置を小型化
できるとともに、レンズ等による収差による悪影響を少
なくすることができる。In addition, by placing an optical fiber plate in the optical path on the light output side of this liquid crystal display element, part of the transmitted light (light that travels straight without being scattered) after passing through the liquid crystal display element is emitted obliquely. In addition to reducing the amount of light components, it is also possible to remove scattered light without using an optical system such as a lens or a scattered light removal optical system such as an aperture, making the device more compact and reducing the negative effects caused by aberrations caused by lenses, etc. can do.
また、TN型液晶表示素子に必須の配向処理や、発生す
る静電気による能動素子の破壊といった問題点も避けら
れるので、液晶表示素子の製造歩留りを大幅に向上させ
ることができる。Further, problems such as the alignment treatment required for TN type liquid crystal display elements and destruction of active elements due to generated static electricity can be avoided, so that the manufacturing yield of liquid crystal display elements can be greatly improved.
さらに、この液晶複合体は、硬化後は液晶物質が硬化物
マトリクス中に分散した状態でフィルム状になっている
ので、基板の加圧による基板間短絡やスペーサーの移動
による能動素子の破壊といった問題点も生じにくい。Furthermore, after curing, this liquid crystal composite becomes a film with the liquid crystal substance dispersed in the cured material matrix, so there are problems such as short circuits between substrates due to pressurization of the substrates and destruction of active elements due to movement of spacers. Spots are also less likely to occur.
また、この液晶複合体は、比抵抗が従来のTNモードの
場合と同等であり、駆動電流が小さく、画素電極毎に能
動素子を用いる場合に、DS(動的散乱)モードのよう
に大きな蓄積容量を画素電極毎に設けな(でもよく、能
動素子の設計が容易で、かつ、液晶表示素子の消費電力
を少なく保つことができる。In addition, this liquid crystal composite has a specific resistance equivalent to that of the conventional TN mode, a small drive current, and a large accumulation like the DS (dynamic scattering) mode when using an active element for each pixel electrode. It is not necessary to provide a capacitor for each pixel electrode, which simplifies the design of the active element and allows the power consumption of the liquid crystal display element to be kept low.
従って、TNモードの従来の液晶表示素子の製造工程か
ら、配向膜形成工程を除くだけで製造が可能になるので
、生産が容易である。Therefore, production is easy because the alignment film forming process can be removed from the manufacturing process of conventional TN mode liquid crystal display elements.
液晶複合体の比抵抗としては、 5×109Ωcm以上
のものが好ましい。さらに、漏れ電流等による電圧降下
を最小限にするために、1010Ωcm以上がより好ま
し、く、この場合には大きな蓄積容量を画素電極毎に付
与する必要がない。The specific resistance of the liquid crystal composite is preferably 5×10 9 Ωcm or more. Furthermore, in order to minimize the voltage drop due to leakage current etc., it is more preferable that the resistance is 1010 Ωcm or more, and in this case, it is not necessary to provide a large storage capacitance for each pixel electrode.
本発明の透過−散乱型液晶表示素子は、TN型液晶表示
素子に比してダイナミック駆動特性は劣るので、画素電
極毎に能動素子を設けてアクティブマトリクス液晶表示
素子として使用することが好ましい。この能動素子とし
ては、トランジスタ、ダイオード、非線形抵抗素子等が
あり、必要に応じて1つの画素に2以上の能動素子が配
置されていてもよい。このような能動素子とこれに接続
された画素電極とを設けたアクティブマトリクス基板と
、対向電極を設けた対向電極基板との間に上記液晶複合
体を挾んで液晶表示素子とする。Since the transmission-scattering type liquid crystal display element of the present invention has inferior dynamic drive characteristics as compared to the TN type liquid crystal display element, it is preferable to provide an active element for each pixel electrode and use it as an active matrix liquid crystal display element. Examples of the active element include a transistor, a diode, a nonlinear resistance element, and the like, and two or more active elements may be arranged in one pixel as necessary. The liquid crystal composite is sandwiched between an active matrix substrate provided with such an active element and a pixel electrode connected thereto, and a counter electrode substrate provided with a counter electrode to form a liquid crystal display element.
本発明の投射型液晶表示装置は、投射用光源と、光変調
を行う液晶物質が硬化物マトリクス中に分散保持された
液晶複合体を用いた透過−散乱型液晶表示素子と、投射
スクリーンに画像を投射する投射光学系とを少なくとも
有し、その光入射側及び光出射側の少なくとも一方の光
路中に、光ファイバープレートを配置する。The projection type liquid crystal display device of the present invention includes a projection light source, a transmission-scattering type liquid crystal display element using a liquid crystal composite in which a liquid crystal substance for light modulation is dispersed and held in a cured material matrix, and an image on a projection screen. The optical fiber plate is provided in an optical path on at least one of the light input side and the light output side of the projection optical system.
この光ファイバープレートは、屈折率の相対的に大きな
コアファイバーを屈折率が相対的に小さなりラッド材で
覆った光ファイバーが2次元に多数束ねられて相互に接
・着された板状またはブロック状のものであり、一方の
面から入射した平面画像を他方の面へ移送できるもので
あれば良い。This optical fiber plate is a plate-like or block-like structure in which a large number of optical fibers, each consisting of a core fiber with a relatively high refractive index and a core fiber with a relatively low refractive index or covered with a rad material, are bundled two-dimensionally and bonded to each other. Any device that can transfer a planar image incident from one surface to the other surface is sufficient.
この光ファイバープレートの両面は光学研磨されて用い
られるが、必要に応じて片面が曲面に研磨されてレンズ
的な機能を兼ねさせることもできる。Both sides of this optical fiber plate are optically polished before use, but if necessary, one side can also be polished into a curved surface to serve as a lens-like function.
このような屈折率の相対的に大きなコアファイバーを屈
折率が相対的に小さなりラッド材で覆った光ファイバー
は、ある入射角以下の光に対し、ではそのコアファイバ
ー内面で全反射して光が透過し、ある入射角を越える光
に対してはそのコアファイバー内面で反射せずにクラッ
ド材(ロリに光が漏れていく。In an optical fiber such as this, in which a core fiber with a relatively large refractive index is covered with a relatively small refractive index or a rad material, light below a certain angle of incidence is totally reflected on the inner surface of the core fiber. Light that passes through the core fiber and exceeds a certain angle of incidence is not reflected by the inner surface of the core fiber, but instead leaks to the cladding material.
光ファイバーのコアファイバーの屈折率n1トクラッド
材の屈折l二n2との差△n+z =n+ nzによ
り、空気中から入’lIして(る光に対する開口数(N
A)、即ち、反qIする叩度の入射角である最大許容人
!Ilfすが決まる。このため、光ファイバーのコアフ
ァイバーの屈折率〇、とクラッド材の屈折率n2とを適
当に選択することにより、所望の入射角θ以下の光のみ
を透過し、θを越える光を透過させないという効果が得
られる。The numerical aperture (N
A), i.e., the maximum allowable angle of incidence of the striking power to be reversed qI! Ilf is decided. Therefore, by appropriately selecting the refractive index 〇 of the core fiber of the optical fiber and the refractive index n2 of the cladding material, the effect is that only the light below the desired incident angle θ is transmitted, and the light exceeding θ is not transmitted. is obtained.
このため、光ファイバープレートの厚み(光ファイバー
の長さ)が充分にあれば、所望の入射角を越える光が除
去できる。また、光ファイバープレートの個々の光ファ
イバー間に光を吸収する層を形成した光ファイバープレ
ートを用いれば、薄い厚みでも、所望の入射角を越える
光が除去でき、好ましい。Therefore, if the thickness of the optical fiber plate (the length of the optical fiber) is sufficient, light exceeding a desired angle of incidence can be removed. Further, it is preferable to use an optical fiber plate in which a layer for absorbing light is formed between the individual optical fibers of the optical fiber plate, since even if the plate is thin, light exceeding a desired angle of incidence can be removed.
このため、液晶表示素子の光入射側の光路中に、このよ
うな光ファイバープレートを配置することにより、投射
用光源から液晶表示素子への入射光の内、ある入射角を
越える角度で斜めに入射する成分を除去することができ
、平行に近い入射光にすることができる。これにより、
液晶表示素子を透過したした後の透過光(直進光)の内
、斜めに出射する透過光成分を低減することができ、コ
ントラスト比の低下が防止できる。Therefore, by arranging such an optical fiber plate in the optical path on the light incidence side of the liquid crystal display element, it is possible to prevent the incident light from the projection light source to the liquid crystal display element from being incident obliquely at an angle exceeding a certain incident angle. This allows the component to be removed, making it possible to make the incident light nearly parallel. This results in
Of the transmitted light (directly traveling light) after passing through the liquid crystal display element, the transmitted light component that is emitted obliquely can be reduced, and a decrease in contrast ratio can be prevented.
また、この液晶表示素子の光出射側の光路中に、このよ
うな光ファイバープレートを配置することにより、液晶
表示素子を透過したした後の透過光(直進光)の内、斜
めに出射する成分を低減でき、コントラスト比の低下が
防止できるとともに、レンズ、アパーチャー等の散乱光
除去光学系を使用しなくても、散乱光を除去可能になり
、装置を小型化できるとともに、レンズ等による収差に
よる悪影響を少なくすることができる。In addition, by arranging such an optical fiber plate in the optical path on the light output side of this liquid crystal display element, out of the transmitted light (straight light) that passes through the liquid crystal display element, the component that exits obliquely can be eliminated. In addition to preventing a decrease in contrast ratio, it is also possible to remove scattered light without using a scattered light removal optical system such as a lens or aperture, making it possible to miniaturize the device and reducing the adverse effects caused by aberrations caused by lenses, etc. can be reduced.
本発明の投射用光源は、通常の光源とその光源からの光
を平行光線にするための反射手段やレンズ等の光学系か
らなっていればよい。The projection light source of the present invention may consist of an ordinary light source and an optical system such as a reflecting means or lens for converting the light from the light source into parallel light beams.
また、RGBa色に分けて液晶表示素子を通過させる場
合には、色毎に専用の光源を使用してもよいし、1つの
光源の光を色分離手段により分光して使用してもよい。Further, when the light is passed through the liquid crystal display element in RGBa colors, a dedicated light source may be used for each color, or the light from one light source may be separated and used by color separation means.
本発明で用いるこの透過−散乱型の液晶表示素子は、電
極付基板間に、液晶物質が硬化物マトリクス中に分散保
持され、その硬化物マトリクスの屈折率(n、)が使用
する液晶物質の常光屈ギ辛fno)とほぼ一致するよう
にされた液晶複合体を挟持した液晶表示素子であり、電
圧の印加状態により硬化物マトリクスの屈折率が、液晶
物質の屈折率とほぼ一致した時に透過状態となり、一致
しない時に散乱状態になるものが使用できる。In the transmission-scattering type liquid crystal display element used in the present invention, a liquid crystal substance is dispersed and held in a cured matrix between electrode-attached substrates, and the refractive index (n,) of the cured substance matrix is the same as that of the liquid crystal substance used. This is a liquid crystal display element that sandwiches a liquid crystal composite whose refractive index almost matches the refractive index of ordinary light (fno), and transmits light when the refractive index of the cured matrix almost matches the refractive index of the liquid crystal material depending on the voltage applied state. You can use one that becomes a scattered state when they do not match.
この電極付基板の一方に、TPT等の能動素子を設けた
アクティブマトリクス基板を使用することにより、高精
彩の液晶表示素子も可能になる。By using an active matrix substrate in which an active element such as TPT is provided on one of the electrode-attached substrates, a high-definition liquid crystal display element can be realized.
この液晶複合体は、−細かな孔の多数形成された硬化物
マトリクスとその孔の部分に充填された液晶とからなっ
ていればよ(、マイクロカプセルのような液泡内に液晶
が封じ込められたような構造であってもよいし、それら
の個々のマイクロカプセルが完全に独立していなくても
よいし、多孔質体のように個々の液晶の液泡が細隙を介
して連通していてもよい。This liquid crystal composite consists of a cured matrix with many fine pores and liquid crystal filled in the pores (liquid crystal is sealed in liquid bubbles like microcapsules). The individual microcapsules may not be completely independent, or the individual liquid crystal bubbles may be connected through slits as in a porous material. good.
本発明の液晶表示素子に用いる液晶複合体は、液晶物質
と、硬化物マトリクスを構成する材料とを混合しておい
て、これを光硬化、熱硬化、溶媒除去による硬化、反応
硬化等させて硬化物マトリクスを分離し、硬化物マトリ
クス中に液晶物質が分散した状態をとるようにすればよ
い。The liquid crystal composite used in the liquid crystal display element of the present invention is prepared by mixing a liquid crystal substance and a material constituting a cured product matrix, and subjecting the mixture to photocuring, thermosetting, curing by solvent removal, reaction curing, etc. The cured product matrix may be separated and the liquid crystal substance may be dispersed in the cured product matrix.
具体的には、硬化物マトリクスに樹脂を用いればよ(、
千ツマ−、オリゴマー等の樹脂原料を重合したり、架橋
したり、溶解物を冷却固化したり、溶媒除去で固化した
りすればよい。なお、硬化後には無機物になるような材
料を用いてもよい。もっとも、硬化物マトリクスに樹脂
を用いることが製造面からみて容易であり、好ましい。Specifically, if a resin is used for the cured material matrix (,
What is necessary is just to polymerize or crosslink the resin raw materials such as mercury, oligomer, etc., to solidify the dissolved material by cooling, or to solidify by removing the solvent. Note that a material that becomes inorganic after curing may be used. However, it is preferable to use a resin for the cured material matrix because it is easy to manufacture.
使用する樹脂を、光硬化または熱硬化タイプにすること
により、密閉系内で硬化できるため好ましい。It is preferable to use a photocuring or thermosetting resin as the resin used, since it can be cured in a closed system.
特に、光硬化タイプの樹脂を用いることにより、熱によ
る影響を受けなく、%m時間で硬化させることができ好
ましい。In particular, it is preferable to use a photocurable resin because it can be cured in %m hours without being affected by heat.
さらに、液晶複合体として液晶物質を溶媒として使用し
、光露光により光硬化性樹脂を硬化させることにより、
硬化時に不要となる単なる溶媒や水を蒸発させる必要が
ない。このため、密閉系で硬化できるため、従来のセル
への注入という製造法がそのまま採用でき、信頼性が高
く、かつ、光硬化性樹脂で2枚の基板を接着する効果も
有するため、より信頼性が高くなる。Furthermore, by using a liquid crystal substance as a solvent in the liquid crystal composite and curing the photocurable resin by light exposure,
There is no need to simply evaporate solvents or water that are not needed during curing. Therefore, since it can be cured in a closed system, the conventional manufacturing method of injection into cells can be used as is, making it highly reliable.It also has the effect of bonding two substrates together with photocurable resin, making it even more reliable. becomes more sexual.
具体的な製法としては、従来の通常のTN型液晶表示素
子と同様に、シール材を用いてセルを形成し、注入口か
ら液晶物質と硬化物マトリクスとの未硬化の混合物を注
入し、注入口を封止して後、光照射をするか加熱して硬
化させることもできる。The specific manufacturing method is to form a cell using a sealing material and inject an uncured mixture of a liquid crystal material and a cured material matrix through an injection port, in the same way as a conventional normal TN type liquid crystal display element. After the entrance is sealed, it can be cured by irradiation with light or by heating.
また、本発明の液晶表示素子の場合には、シール材を用
いなく、例えば、対向電極としての透明電極を設けた基
板上に液晶物質と硬化物マトリクスとの未硬化の混合物
を供給し、その後、他の基板を重ねて、光照射等により
硬化させることもできる。Further, in the case of the liquid crystal display element of the present invention, without using a sealant, for example, an uncured mixture of a liquid crystal substance and a cured material matrix is supplied onto a substrate provided with a transparent electrode as a counter electrode, and then It is also possible to stack other substrates on top of each other and harden them by light irradiation or the like.
もちろん、その後、周辺に・シール材を塗布して周辺を
シールしてもよい。この製法によれば、単に液晶物質と
硬化物マトリクスとの未硬化の混合物をロールコート、
スピンコード、印刷、デイスペンサーによる塗布等の供
給をすればよいため、注入工程が簡便であり、生産性か
極めてよい。Of course, after that, a sealing material may be applied to the periphery to seal the periphery. According to this manufacturing method, simply roll-coating an uncured mixture of a liquid crystal material and a cured material matrix;
The injection process is simple and the productivity is extremely high, since it is sufficient to supply the material by spin code, printing, coating with a dispenser, etc.
また、これらの液晶物質と硬化物マトリクスとの未硬化
の混合物には、基板間隙制御利用のセラミック粒子、プ
ラスチック粒子、ガラス繊維等のスペーサー、顔料、色
素、粘度調整剤、その他本発明の性能に悪影響を与えな
い添加剤を添加し、でもよい。In addition, the uncured mixture of these liquid crystal substances and the cured matrix may contain spacers such as ceramic particles, plastic particles, glass fibers, etc. for controlling the gap between the substrates, pigments, dyes, viscosity modifiers, and others that may affect the performance of the present invention. Additives that do not have any adverse effects may be added.
このような本発明の液晶複合体を使用した液晶表示素子
の応答時間は、電圧印加の立ち上りか3〜50m5ec
程度、電圧除去の立ち下がりlO〜80m5ec程度で
あり、従来のTN型液晶表示素子よりも速い。The response time of a liquid crystal display element using such a liquid crystal composite of the present invention is 3 to 50 m5 ec after the rise of voltage application.
The fall of voltage removal is about 10 to 80 m5 ec, which is faster than a conventional TN type liquid crystal display element.
また、その電圧−透過率の電気光学特性は、従来のTN
型液晶表示素子よりも比較的なだらかであり、階調表示
のための駆動も容易であり a
なお、この液晶複ぎ体を使用した液晶表示素子の透過状
態での透過率は高いほどよく、散乱状態でのへイズ値は
80%以上であることが好ましい。この液晶表示素子で
は、電圧を印加している状態で、硬化物マトリクス(硬
化後の)の屈折率fn−)が、使用する液晶物質の常光
屈折率(no)と一致するようにされる。In addition, its voltage-transmittance electro-optical characteristics are different from that of conventional TN.
It has a relatively gentler slope than that of a type liquid crystal display element, and it is easy to drive for gradation display. The haze value in this state is preferably 80% or more. In this liquid crystal display element, while a voltage is applied, the refractive index fn-) of the cured material matrix (after curing) is made to match the ordinary refractive index (no) of the liquid crystal material used.
これにより、硬化物マトリクスの屈折率と液晶物質の屈
折率とが一致した時に光が透過し、一致しない時に光が
散乱(白濁)することになる。この素子の散乱性は、従
来のDSモードの液晶表示素子の場合よりも高く、高い
コントラスト比の投射表示が得られる。As a result, when the refractive index of the cured material matrix and the refractive index of the liquid crystal material match, light is transmitted, and when they do not match, light is scattered (cloudy). The scattering properties of this element are higher than those of conventional DS mode liquid crystal display elements, and a projection display with a high contrast ratio can be obtained.
液晶複合体中の動作可能な液晶物質の体積分率Φは、Φ
〉20%が好ましく、より高い散乱性を有するにはΦ〉
35%が好ましい。一方Φがあまり太き(なると、液晶
複合体の構造安定性が悪くなるため、Φ〈70%が好ま
しい。 正の誘電異方性のネマチック液晶を用い、硬化
物マトリクスの屈折率(n□)が使用する液晶物質の常
光屈折率(no)とほぼ一致するようにされることによ
り、電界が印加されていない場合は、配列しでいない液
晶と、硬化物マトリクスの屈折率の違いにより、散乱状
態(つまり白濁状態)を示す。このため、本発明のよう
に投射型表示装置として用いる場合には、i極のない部
分は光が散乱され、画素部分kJ外の部分に遮光膜を設
けなくても、光が環9寸スクリーンに到達しないため、
里く見久る。このことにより、画素電極以外の部分から
の光の、届れを防11−するために、画素電極[プ外の
部分を連光ll!2等で遮光する必要がないこととなり
、遮光膜の形成工程が不要となるという初市、も有する
。The volume fraction of operable liquid crystal material in the liquid crystal complex, Φ, is Φ
〉20% is preferable, and for higher scattering properties Φ〉
35% is preferred. On the other hand, if Φ is too thick (otherwise, the structural stability of the liquid crystal composite will deteriorate, Φ<70% is preferable. Nematic liquid crystal with positive dielectric anisotropy is used, and the refractive index (n□) of the cured material matrix is When no electric field is applied, scattering occurs due to the difference in refractive index between the unaligned liquid crystal and the cured material matrix. state (that is, a cloudy state).For this reason, when used as a projection type display device as in the present invention, light is scattered in the part without the i-pole, and there is no need to provide a light-shielding film in the part outside the pixel part kJ. Even if the light does not reach the 9 inch ring screen,
Satokumiku. By this, in order to prevent light from reaching the parts other than the pixel electrode, continuous light is applied to the parts outside the pixel electrode. It also has the advantage of eliminating the need for light shielding with a second grade, and eliminating the need for the process of forming a light shielding film.
この場合、持に、元ファイバープレートの個ケの光ファ
イバーのコアファイバー部分が各画素電極部にン1応し
、クラッド材部分が各隣接画素電中間陣部分に対応して
配置されるようにすることにより、画素部分の光を無駄
にすることが少なく1画素r、jl 51の不要な光を
除去しゃすくなる。In this case, the core fiber portions of the individual optical fibers of the original fiber plate are arranged in correspondence with each pixel electrode portion, and the cladding material portions are arranged in correspondence with each adjacent pixel electrode center portion. This reduces the amount of light in the pixel portion that is wasted and makes it easier to remove unnecessary light from each pixel r, jl 51.
二)1に所望の画素に電界を印加する。この電界を印加
された画素部分では、液晶が配列し、液晶物質の常光屈
折率(no)と硬化物マトリクスの屈折率(nm)とが
一致することにより透過状態を示し、当該所望の画素で
光が透過することとなり、投射スクリーンに明るく表示
されることになる。2) Apply an electric field to the desired pixel in step 1. In the pixel area to which this electric field is applied, the liquid crystals are aligned, and the ordinary refractive index (no) of the liquid crystal material matches the refractive index (nm) of the cured material matrix, indicating a transparent state, and the desired pixel is Light will pass through, resulting in a bright display on the projection screen.
第1図は、本発明の投射型液晶表示装置の例の模式図で
ある。FIG. 1 is a schematic diagram of an example of a projection type liquid crystal display device of the present invention.
第1図において、 lは投射用光源、2は入射側に配置
された光ファイバープレート、 3は液晶物質が硬化物
マトリクス中に分散保持された透過−散乱型の液晶表示
素子、4は出射側に配置された光ファイバープレート、
5は投射光学系、 6は画像を投射するための投射スク
リーンである。In Fig. 1, l is a projection light source, 2 is an optical fiber plate placed on the incident side, 3 is a transmission-scattering type liquid crystal display element in which a liquid crystal substance is dispersed in a cured material matrix, and 4 is on the output side. Fiber optic plate arranged,
5 is a projection optical system, and 6 is a projection screen for projecting an image.
この例では、液晶表示素子の入射側及び出射側に光ファ
イバープレートを配置しているが、一方に配置するのみ
でも、斜めに進む光を除去することにより投射画像のコ
ントラスト比を向上させる効果はある。In this example, the optical fiber plate is placed on the incident side and the output side of the liquid crystal display element, but even if it is placed only on one side, it has the effect of improving the contrast ratio of the projected image by removing light traveling diagonally. .
入射側にのみ光ファイバープレートを配置した場合には
、出射光中の散乱光は従来のようなレンズ、アパーチャ
ー等の散乱光除去光学系を使用しないと除去できないの
で、一方に配置する場合には、出射側に光ファイバープ
レートを用いる方が、斜めに進行する光の除去と散乱光
の除去の両方の効果を生じるため好ましい。If the optical fiber plate is placed only on the input side, the scattered light in the output light cannot be removed without using a conventional scattered light removal optical system such as a lens or aperture. It is preferable to use an optical fiber plate on the output side because it produces the effect of removing both obliquely traveling light and scattered light.
もっとも、両側に光ファイバープレートを配置する方が
、コントラスト比向上の効果が大きく好ましい。However, it is preferable to arrange the optical fiber plates on both sides because it has a large effect of improving the contrast ratio.
本発明の透過−散乱型液晶表示素子は、電極付基板間に
液晶物質が硬化物マトリクス中に分散保持され、その硬
化物マトリクスの屈折率(n、)が使用する液晶物質の
常光屈折率(no)とほぼ一致するようにされた液晶複
合体を挟持したものである。In the transmission-scattering liquid crystal display element of the present invention, a liquid crystal substance is dispersed and held in a cured matrix between electrode-attached substrates, and the refractive index (n,) of the cured substance matrix is the ordinary refractive index (n,) of the liquid crystal substance used. A liquid crystal composite which is almost the same as that of (no) is sandwiched between the two.
この電極付基板としては、In20a−SnO□(I
TO)、SnO□等の透明電極を形成し、必要に応じて
パターニングしたガラス、プラスチック等の・夕9目基
板がし、ようできる。This substrate with electrodes is In20a-SnO□(I
A substrate of glass, plastic, etc., on which a transparent electrode such as TO) or SnO□ is formed and patterned as necessary, can be prepared.
なお、電極は通常は透明電極とされるが、部に低抵抗の
リードを設けるためにクロム、アルミ等の金属電極を併
用してもよい。Although the electrode is usually a transparent electrode, a metal electrode such as chromium or aluminum may be used in combination to provide a low-resistance lead.
また、画素数の多い場合には、各画素に能動素子を設け
てアクティブマトリクス液晶表示素子とすることが好ま
しい。この能動素子としてTPT (薄膜トランジスタ
)等の3端子素子を使用する場合、対向電極基板は全画
素共通のベタ電極を設ければよいが、MIM素子、PI
Nダイオード等の2端子素子を用いる場合には、対向電
極基板はストライブ状のパターニングをされる。Furthermore, when the number of pixels is large, it is preferable to provide an active element in each pixel to form an active matrix liquid crystal display element. When using a three-terminal element such as a TPT (thin film transistor) as this active element, it is sufficient to provide a solid electrode common to all pixels on the counter electrode substrate.
When using a two-terminal element such as an N diode, the counter electrode substrate is patterned in a stripe shape.
また、能動素子として、TPTを用いる場合には、半導
体材料としてはシリコンが好適でありる。特に多結晶シ
リコンは、非結晶シリコンのように感光性がないため、
光源からの光を遮光膜により遮光しなくても誤動作しな
く、好ましい。この多結晶シリコンは、本発明のように
投射型液晶表示装置として用いる場合、強い投射用光源
を利用でき、明るい表示が得られる。Furthermore, when TPT is used as the active element, silicon is suitable as the semiconductor material. In particular, polycrystalline silicon is not as photosensitive as amorphous silicon, so
It is preferable that the light from the light source is not blocked by the light shielding film because malfunction does not occur. When this polycrystalline silicon is used as a projection type liquid crystal display device as in the present invention, a strong projection light source can be used and a bright display can be obtained.
また、従来のTN型液晶表示素子の場合には、画素間か
らの光の漏れを抑止するために、画素間に遮光膜を形成
することが多(、このついでに能動素子部分にも同時遮
光膜を形成することができ、能動素子部分に遮光膜を形
成することは全体の工程にあまり影響を与えない。即ち
、能動素子として多結晶シリコンを用いて、能動素子部
分に遮光膜を形成しないことにしても、画素間に遮光膜
を形成する、必要があれば、工程を減らすことはできな
い。Furthermore, in the case of conventional TN-type liquid crystal display elements, a light-shielding film is often formed between the pixels in order to prevent light leakage from between the pixels (and at the same time, a light-shielding film is also formed on the active element part). Forming a light-shielding film on the active element part does not affect the overall process much.In other words, polycrystalline silicon is used as the active element and no light-shielding film is formed on the active element part. However, if it is necessary to form a light shielding film between pixels, the number of steps cannot be reduced.
これに対して、本発明では、前述の如く、硬化物マトリ
クスの屈折率か使用する液晶物質の常光屈折率(no)
とほぼ一致するようにされた液晶複合体を使用している
ため、電界を開力りしない部分では光が散乱して投射さ
れた投射スクリーン上では黒くなるため、画素間に遮光
膜を形成しなくてよい。このため、能Φカ素子として多
結晶シリコンを用いた場合、能動素子部分に遮光膜を形
成しなくてもよいので、遮光膜を形成する工程をな(す
ことができ、工程を減らすことができ、生産性が向上す
る。On the other hand, in the present invention, as described above, the refractive index of the cured material matrix or the ordinary refractive index (no.
Since it uses a liquid crystal composite that is made to almost match the electric field, light is scattered in areas where the electric field is not applied, and the projected screen becomes black, so a light-shielding film is formed between the pixels. You don't have to. Therefore, when polycrystalline silicon is used as the active element, there is no need to form a light-shielding film on the active element part, so the process of forming the light-shielding film can be done, and the number of steps can be reduced. and improve productivity.
このような能動素子は高精細表示には必須であるが、T
PT等では高い電圧を印加できない。しかし、−Mに本
発明で用いるような透過−散乱型液晶表示素子は、充分
に透過−散乱させるためには、その駆動に比較的に高い
電圧を必要とする。このため、低い駆動電圧しか得られ
ない能動素子での駆動の場合、本発明のような光ファイ
バープレートを用いることにより、その投射画像のコン
トラスト比を高めることができるメリットは大きい。Such active elements are essential for high-definition display, but T
High voltage cannot be applied with PT etc. However, the transmission-scattering type liquid crystal display element used in the present invention for -M requires a relatively high voltage for driving in order to cause sufficient transmission and scattering. Therefore, in the case of driving with an active element that can only obtain a low driving voltage, the use of an optical fiber plate like the one of the present invention has a great advantage in that the contrast ratio of the projected image can be increased.
本発明の投射型液晶表示装置は、このほか赤外線カット
フィルター、紫外線カツトフィルター等を積層したり、
文字、図形等を印刷したりしてもよい。In addition to this, the projection type liquid crystal display device of the present invention may also include laminated infrared cut filters, ultraviolet cut filters, etc.
Characters, figures, etc. may be printed.
本発明では、前述の液晶複合体を構成する未硬化の樹脂
として光硬化性樹脂を用いる場合、光硬化ビニル系樹脂
の使用が好ましい。In the present invention, when a photocurable resin is used as the uncured resin constituting the liquid crystal composite, it is preferable to use a photocurable vinyl resin.
具体的には、光硬化性アクリル系樹脂か例示され、特に
、光叩射によって重合硬化するアクノルオリゴマーを含
有するものが好ましい。Specifically, photocurable acrylic resins are exemplified, and those containing acnol oligomers, which are polymerized and cured by exposure to light, are particularly preferred.
本発明で使用される液晶物質は、硬化物マトリクスの屈
折率(nl)がその液晶物質の常光屈折率(n。)と一
致するような液晶であり、単独で用いても組成物を用い
ても良いが、動作温度範囲、動作電圧など種々の要求性
能を満たすには組成物を用いた方が有利といえる。The liquid crystal material used in the present invention is a liquid crystal in which the refractive index (nl) of the cured matrix matches the ordinary refractive index (n.) of the liquid crystal material, and can be used alone or in a composition. However, in order to satisfy various performance requirements such as operating temperature range and operating voltage, it is more advantageous to use a composition.
このようにイ夜晶複合体とすることにより、上下の透明
電極が短絡する危険性が低く、かつ、通常のTN型の表
示素子のように配向や基板間隙を厳密に制i卸する必要
もなく、透過状態と散乱状態とを制御しつる液晶表示素
子を極めて生産性良く製造できる。By forming a night crystal composite in this way, there is a low risk of shorting between the upper and lower transparent electrodes, and there is no need to strictly control the orientation and substrate gap like in normal TN type display elements. Therefore, it is possible to manufacture liquid crystal display elements with extremely high productivity by controlling the transmission state and scattering state.
本発明の投射用光(原としては、従来からのハロゲンラ
ンプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ等の光源
と、球面反射板やパラボラ反q1板等の反射光学系、コ
ンデンサーレンズ等の集光光学系を組み合わせた投射用
光源が使用できる。さらに、必要に応じて、赤外線カッ
トフィルターや紫外線カツトフィルター、冷却手段等を
併用してもよい。The projection light of the present invention (based on a conventional light source such as a halogen lamp, xenon lamp, or metal halide lamp), a reflective optical system such as a spherical reflector or a parabolic q1 plate, and a condensing optical system such as a condenser lens. A combination of projection light sources can be used.Furthermore, an infrared cut filter, an ultraviolet cut filter, a cooling means, etc. may be used in combination, if necessary.
投射光学系は、レンズ等からなる従来からの投射光学系
が使用できる。As the projection optical system, a conventional projection optical system including lenses and the like can be used.
さらに入射側のみに光ファイバープレートを配置した場
合等、出射側の光路上に液晶表示素子における散乱によ
る拡散光を減する装置、例えばレンズの焦点に小さな開
孔を有するアパーチャーやスポットを設置し、透過光(
直進光)以外の散乱光を除去して、表示コントラストを
大きくすることもできる。Furthermore, in cases where an optical fiber plate is placed only on the input side, a device to reduce the diffused light caused by scattering in the liquid crystal display element is installed on the optical path on the output side, such as an aperture or spot with a small opening at the focal point of the lens, so that the light can pass through. light(
It is also possible to increase the display contrast by removing scattered light other than straight forward light.
本発明の投射型液晶表示装置は、前面投射型で用いても
よいし、背面投射型で用いてもよい。The projection type liquid crystal display device of the present invention may be used as a front projection type or a rear projection type.
[作用]
本発明の投射型液晶表示装置では、液晶複合体を用いた
透過−散乱型液晶表示素子の光入射側及び光出射側の少
なくとも一方の光路中に、光ファイバープレートを配置
する。[Function] In the projection type liquid crystal display device of the present invention, an optical fiber plate is disposed in the optical path on at least one of the light incident side and the light output side of a transmission-scattering type liquid crystal display element using a liquid crystal composite.
この光ファイバープレートに用いる屈折率の相対的に大
きなコアファイバーを屈折率が相対的に小さなりラッド
材で覆った光ファイバーは、ある入射角以下の光に対し
てはそのコアファイバー内面で全反射して光が透過し、
ある入射角を越える光に対してはそのコアファイバー内
面で反射せずにクラッド材側に光が漏れていく。The optical fiber used in this optical fiber plate, in which a core fiber with a relatively high refractive index is covered with a rad material with a relatively low refractive index, completely reflects light below a certain angle of incidence on the inner surface of the core fiber. light passes through,
Light exceeding a certain angle of incidence is not reflected by the inner surface of the core fiber and leaks to the cladding material side.
コアファイバーの屈折率がn3、クラッド材の屈折率が
n2の光ファイバーを用いた場合の光ファイバープレー
トの透過光の入射角θとの関係を第2図を参照して説明
する。The relationship between the incident angle θ of the transmitted light and the optical fiber plate when using an optical fiber in which the core fiber has a refractive index of n3 and the cladding material has a refractive index of n2 will be described with reference to FIG.
第2図において、光+1は入射角θ。で、屈折率n。の
大気等の媒質から光ファイバープレート12に入射し、
コアファイバー界面で屈折角θで屈折し、クラット材と
の界面に入射角90゜θ1で入射する。In FIG. 2, light +1 has an incident angle θ. and the refractive index n. enters the optical fiber plate 12 from a medium such as the atmosphere,
It is refracted at the core fiber interface at a refraction angle θ, and enters the interface with the crat material at an incident angle of 90° θ1.
、@たす03以上の光は、クラッド材に屈折光13とし
て進入し、それ以下の光は全反射を起こし、コアファイ
バー中に光14として反射される。, @+03 or more enters the cladding material as refracted light 13, and light less than that undergoes total internal reflection and is reflected into the core fiber as light 14.
また、5nellの法則により、θ0とθ、との関係は
、no sinθ。=旧sinθ1であるため、従って
コアファイバー中を伝搬する光14は、光ファイバープ
レートへの入射角θ。が(1)式をな入射角の光は全反
射することなくクラッド材に進入し、個々の光ファイバ
ー間の光を吸収する層により吸収されれ消滅するため、
光ファイバープレートの他端面には出計しない。Also, according to the 5nell's law, the relationship between θ0 and θ is no sin θ. = old sin θ1, so the light 14 propagating in the core fiber has an incident angle θ on the optical fiber plate. Light at an incident angle that satisfies equation (1) enters the cladding material without being totally reflected, and is absorbed by the light-absorbing layer between each optical fiber and disappears.
Do not touch the other end of the optical fiber plate.
(11式より、臨界角θcはn3、n2の値によって変
化させることができる。本発明では、臨界角θcが10
°以下であれば使用できる。もっとも、本発明ではでき
るだけ垂直方向からの光のみが透過することが好ましい
ため、従来の単なる光ファイバープレートのように斜め
方向からの光もある程度透過する方がよいのではなく、
この臨界角が小さい方が好ましく、具体的には4°以下
とすること斜め方向から入射する光を除去する効率がよ
くか好ましい。特には2°以下とされることが好ましい
。(From equation 11, the critical angle θc can be changed by changing the values of n3 and n2. In the present invention, the critical angle θc is 10
It can be used if it is below °. However, in the present invention, it is preferable that only light from the perpendicular direction is transmitted as much as possible, so it is better to transmit a certain amount of light from an oblique direction, as is the case with conventional optical fiber plates.
It is preferable that this critical angle is small, and specifically, it is preferable to set it to 4° or less because it is efficient in removing light incident from an oblique direction. In particular, it is preferable that the angle is 2° or less.
また、光ファイバープレートの特長として、光ファイバ
ープレートの光入射側の画像を光出射側にコアファイバ
ーの口径に応じた解像度でで移送する働きがあり、光学
系において光路長ゼロ、即ち、厚みゼロのフェースプレ
ートとして作用することが知られている。このことは、
従来から平行光を得る手法として知られている中空の金
属細径バイブを束ねたコリメーティドホールを利用する
ことも考えられるが、光ファイバープレートとは異なり
、全反射に基づ(光ファイバー中の光伝搬現象でないた
め、元利用土が低いとともに、厚みゼロのフェースプレ
ートとして作用することがなく、本発明の投射型液晶表
示装置には適していない。Another feature of the optical fiber plate is that it transfers the image on the light input side of the optical fiber plate to the light output side at a resolution that corresponds to the aperture of the core fiber. It is known to act as a plate. This means that
It is also possible to use a collimated hole made by bundling hollow metal small-diameter vibrators, which has been known as a method of obtaining parallel light, but unlike an optical fiber plate, it is based on total internal reflection (the Since this is not a light propagation phenomenon, the amount of soil used is low and it does not function as a face plate with zero thickness, so it is not suitable for the projection type liquid crystal display device of the present invention.
[実施1列コ
実施例1
第1図に示すような投射型液晶表示装置で、投射用光源
1として150Wのメタルハライドランプと放物面反射
鏡を用い、入射側の光ファイバープレート2と出射側の
光ファイバープレート4とが、液晶物質が樹脂マトリク
ス中に分散保持された液晶複合体が各画素電極にTPT
を設けたアクティブマトリクスガラス基板とITO付の
ガラス基板との間に挟持された透過−散乱型のアクティ
ブマトリクス型の液晶表示素子3の両面に接着したもの
を使用し、レンズからなる投射光学系5を用いて、投射
スクリーン6に投射した。[Example 1] In a projection type liquid crystal display device as shown in Fig. 1, a 150W metal halide lamp and a parabolic reflector are used as the projection light source 1, and an optical fiber plate 2 on the input side and an optical fiber plate 2 on the output side are used. An optical fiber plate 4 is provided with a TPT liquid crystal composite in which a liquid crystal substance is dispersed and held in a resin matrix on each pixel electrode.
A projection optical system 5 consisting of a lens is used, which is glued to both sides of a transmission-scattering active matrix type liquid crystal display element 3 sandwiched between an active matrix glass substrate provided with an ITO glass substrate and a glass substrate with ITO. was used to project onto the projection screen 6.
この光ファイバープレートは、厚さ2mm 、コアファ
イバー径12μm、屈折率1.8の鉛ガラスと厚さ1〜
2μmの光吸収性のクラッド材からなり、光ファイバー
中で光が全反射するための光ファイバープレートへの光
の入射角の臨界角θcが約2″′のもを使用した。This optical fiber plate has a thickness of 2mm, a core fiber diameter of 12μm, a lead glass with a refractive index of 1.8, and a thickness of 1~
The material used was made of a light-absorbing cladding material with a thickness of 2 μm, and had a critical angle θc of the incident angle of light to the optical fiber plate for total reflection in the optical fiber of approximately 2″′.
前記液晶表示素子は、2−工・チルヘキシルアクリレー
ト 6部、ヒドロキシエチルアクリレート18部、アク
リルオリゴマー20部、光硬化開始剤0.4部とBDH
社製液晶rE−8J62部とを混合溶解した液を、各画
素電極にTPTを設けたアクティブマトリクスガラス基
板とITO付のガラス基板とによる空セルに注入し、紫
外線を60秒照射して作成した。The liquid crystal display element contains 6 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 18 parts of hydroxyethyl acrylate, 20 parts of acrylic oligomer, 0.4 part of photocuring initiator, and BDH.
A solution prepared by mixing and dissolving 62 parts of liquid crystal rE-8J manufactured by Co., Ltd. was injected into an empty cell consisting of an active matrix glass substrate with TPT on each pixel electrode and a glass substrate with ITO, and irradiated with ultraviolet rays for 60 seconds. .
基板間隙11μm、樹脂71〜リクス中の液晶分n々物
の平均径的19μm、液晶物質の屈折率異方性△nは約
024、誘電率異方性Δεは約15.6であった。The gap between the substrates was 11 μm, the average diameter of the liquid crystal components in the resin 71 to liquid was 19 μm, the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material was about 024, and the dielectric anisotropy Δε was about 15.6.
その結果、スクリーン上でのコントラスト比か50以上
と大きな値が得られた。As a result, a high contrast ratio of 50 or more on the screen was obtained.
実施例2
光源の光をダイクロイックミラーによりRGB3色に分
離し、た後、3枚のイ汝品複合体を用いた液晶表示素子
に夫々照射し、それら3枚の液晶表示素子からの透過光
をダイクロイックミラにより合成し、投射光学系を用い
て、投射スクリーンに投射し7た。Example 2 Light from a light source is separated into three colors of RGB by a dichroic mirror, and then irradiated to three liquid crystal display elements using the product composite, and the transmitted light from the three liquid crystal display elements is The images were synthesized using a dichroic mirror and projected onto a projection screen using a projection optical system.
この例では、光ファイバープレートは入射側では投射用
光源と1枚目のダイクロイックミラーとの間に配置し、
出射側では夫々の液晶表示素子の出射側に密着して配置
(3枚)した。この出射側に密着して配置した光ファイ
バープレートは光の出射側(液晶表示素子と反対側)が
凸レンズ状に加工された光ファイバープレートを用いた
。また、これらの光ファイバーブレトのコアファイバー
径は10μm、屈折率176の鉛ガラスと厚さ約ILL
mの光吸収性のクラッド材からなり、光ファイバー中で
光が全反射するための光ファイバープレートへの光の入
射角の臨界角θcが約1.5°のものを用いた。In this example, the optical fiber plate is placed between the projection light source and the first dichroic mirror on the input side,
On the output side, three panels were placed in close contact with the output side of each liquid crystal display element. The optical fiber plate disposed in close contact with the light output side was an optical fiber plate whose light output side (the side opposite to the liquid crystal display element) was processed into a convex lens shape. In addition, the core fiber diameter of these optical fiber bullets is 10 μm, the lead glass has a refractive index of 176, and the thickness is approximately ILL.
The optical fiber plate was made of a light-absorbing cladding material with a critical angle θc of about 1.5° for the incident angle of light to the optical fiber plate for total reflection of the light in the optical fiber.
この結果、スクリーン上でのコントラスト比は480n
mの青い光で約120、520nmの緑の光で約100
、620nmの赤い光で約80という高い値が得られた
。なお、色によりコントラスト比が異なるのは波長によ
って各液晶表示素子のコントラスト比が異なるためであ
る。As a result, the contrast ratio on the screen is 480n
m blue light is about 120, 520 nm green light is about 100
, a high value of about 80 was obtained with red light of 620 nm. Note that the contrast ratio differs depending on the color because the contrast ratio of each liquid crystal display element differs depending on the wavelength.
なお、液晶表示素子の基板・間隙d及び/または樹脂マ
トリクス中の液晶分散物の平均径Rを色毎に変え、dR
>dc>da、RR> Ra> Raとする二とが好ま
しい。また、光ファイバープレートの色による臨界角θ
cをOCR<θco<θcBとするようにしてもよい。Note that the substrate/gap d of the liquid crystal display element and/or the average diameter R of the liquid crystal dispersion in the resin matrix are changed for each color, and dR
>dc>da, RR>Ra>Ra are preferred. In addition, the critical angle θ due to the color of the optical fiber plate
c may be set to OCR<θco<θcB.
なお、夫々、+68赤、緑、青色用を示す。In addition, +68 for red, green, and blue are shown, respectively.
実施例3
光ファイバープレートの個々の光ファイバーのコアファ
イバーとクラッド材のピッチを、アクティブマトリクス
基板の画素ピッチとが同じになるようにし、コアファイ
バー部分が各画素電極部にほぼ対応し、クラッド材部分
が各隣接画素電極間隙部分にほぼ対応して配置するよう
にした。Example 3 The pitch between the core fiber and cladding material of each optical fiber of the optical fiber plate was made to be the same as the pixel pitch of the active matrix substrate, so that the core fiber portion almost corresponded to each pixel electrode portion, and the cladding material portion It is arranged so as to substantially correspond to the gap between adjacent pixel electrodes.
これにより、画素部分の光が有効にコアファイバーに入
射し、クラッド材部分で損失しにくくなるため、明るさ
が向上した。As a result, light from the pixel area effectively enters the core fiber and is less likely to be lost in the cladding material area, resulting in improved brightness.
特に、入射側に配置する光ファイバープレートに適用し
た場合、TPT部分等の遮光を必要とする部分には光が
出射しないため、TPTの遮光7曹を省略したり、簡便
化することが可能になジ。In particular, when applied to an optical fiber plate placed on the input side, light does not emit to parts that require light shielding, such as the TPT part, so it is possible to omit or simplify the TPT's light shielding. Ji.
実施例4
実施例1の投射型液晶表示装置で、光ファイバープレー
トを液晶表示素子の入射側のみに設け、投射光学系に集
光レンズとアパーチャーによる散乱光除去手段を付加し
たほかは、実施例1と同様にした。Example 4 The projection type liquid crystal display device of Example 1 was the same as Example 1 except that an optical fiber plate was provided only on the incident side of the liquid crystal display element, and a means for removing scattered light using a condenser lens and an aperture was added to the projection optical system. I did the same thing.
この投射型液晶表示装置は、入射側に光ファイバープレ
ートを設けない投射型液晶表示装置よりも投射画像のコ
ントラスト比が高いものであった。This projection type liquid crystal display device had a higher contrast ratio of a projected image than a projection type liquid crystal display device not provided with an optical fiber plate on the incident side.
しかし、散乱光除去手段を付加しないと、投射画像のコ
ントラスト比は著しく低下した。However, without adding the scattered light removal means, the contrast ratio of the projected image was significantly reduced.
実施例5
実施例1の投射型液晶表示装置で、光ファイバープレー
トを液晶表示素子の出射側のみに設けたほかは、実施例
1と同様にした。Example 5 The projection type liquid crystal display device of Example 1 was the same as Example 1 except that the optical fiber plate was provided only on the output side of the liquid crystal display element.
この投射型液晶表示装置の投射画像のコントラスト比が
高いものであった・が、両側に光ファイバープレートを
設けなた投射型液晶表示装置よりは投射画像のコントラ
スト比が低いものであった。Although the contrast ratio of the projected image of this projection type liquid crystal display device was high, the contrast ratio of the projected image was lower than that of a projection type liquid crystal display device without optical fiber plates provided on both sides.
しかし、散乱光除去手段を付加する必要はなく、装置の
小型化の利点もあった。However, there is no need to add a means for removing scattered light, and there is also the advantage of miniaturization of the device.
[発明の効果]
本発明の投射型液晶表示装置では、電極付基板間に挟持
される液晶材料として、電気的に散乱状態と透過状態と
を制御しつる液晶複合体を挟持した液晶表示素子を用い
ているため、偏光板が不要であり、透過時の光の透過率
を大幅に向上でき、明るい投射画像が得られる。[Effects of the Invention] In the projection type liquid crystal display device of the present invention, a liquid crystal display element in which a liquid crystal composite whose scattering state and transmission state are electrically controlled is sandwiched as a liquid crystal material sandwiched between substrates with electrodes is used. Because of this, there is no need for a polarizing plate, and the transmittance of light during transmission can be greatly improved, resulting in a bright projected image.
本発明では、液晶表示素子の光入射側の光路中に、光フ
ァイバープレートを配置することにより、液晶表示素子
への投射用光源からの入射光の内、完全に平行光になっ
ていない斜めに入射する成分を低減することができ、液
晶表示素子を透過したした後の透過光(直進光)の内、
斜めに出射する透過光成分を低減することができ、投射
画像のコントラスト比の低下が防止できる。In the present invention, by arranging an optical fiber plate in the optical path on the light incidence side of the liquid crystal display element, out of the incident light from the light source for projection to the liquid crystal display element, oblique light that is not completely parallel is incident. Among the transmitted light (straight light) after passing through the liquid crystal display element,
It is possible to reduce the transmitted light component that is emitted obliquely, and it is possible to prevent a decrease in the contrast ratio of the projected image.
また、この液晶表示素子の光出射側の光路中に、光ファ
イバープレートを配置することにより、液晶表示素子を
透過したした後の透過光(直進光)の内、斜めに出射す
る成分を低減できるとともに、レンズ等の光学系及びア
パーチャー等の散乱光除去光学系を使用しなくても、散
乱光を除去可能になり、装置を小型化できるとともに、
レンズ等による収差による悪影響を少な(することがで
きる。In addition, by placing an optical fiber plate in the optical path on the light output side of this liquid crystal display element, it is possible to reduce the components of the transmitted light (straight light) that are emitted obliquely after passing through the liquid crystal display element. , scattered light can be removed without using an optical system such as a lens or a scattered light removal optical system such as an aperture, and the device can be made smaller.
It is possible to reduce the negative effects caused by aberrations caused by lenses, etc.
本発明は、この外、本発明の効果を損しない範囲内で種
々の応用が可能である。In addition to this, the present invention can be applied in various other ways as long as the effects of the present invention are not impaired.
第1図は、本発明の投射型液晶表示装置の基本的な例の
構成を示す模式図ある。
第2図は、光ファイバープレートの臨界角を説明するた
めの部分拡大説明図である。
投射用光源 : 1
光ファイバープレート = 2、4透過−散乱型
の液晶表示素子: 3
投射光学系 : 5
投射スクリーン : 6FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a basic example of a projection type liquid crystal display device of the present invention. FIG. 2 is a partially enlarged explanatory diagram for explaining the critical angle of the optical fiber plate. Projection light source: 1 Optical fiber plate = 2, 4 transmission-scattering type liquid crystal display element: 3 Projection optical system: 5 Projection screen: 6
Claims (4)
る液晶表示素子と、該液晶表示素子を透過した光を投射
スクリーンに投射する投射光学系とを有し、該液晶表示
素子として電極付基板間に液晶物質が硬化物マトリクス
中に分散保持され、その硬化物マトリクスの屈折率が使
用する液晶物質の常光屈折率(n_o)とほぼ一致する
ようにされた液晶複合体を挟持した液晶表示素子を用い
た投射型液晶表示装置において、液晶表示素子の光入射
側及び光出射側の少なくとも一方の光路中に光ファイバ
ープレートを配置したことを特徴とする投射型液晶表示
装置。(1) It has a projection light source, a liquid crystal display element that modulates the light from the projection light source, and a projection optical system that projects the light transmitted through the liquid crystal display element onto a projection screen, and as the liquid crystal display element. A liquid crystal composite in which a liquid crystal material is dispersed and held in a cured material matrix and the refractive index of the cured material matrix is made to almost match the ordinary refractive index (n_o) of the liquid crystal material used is sandwiched between the electrode-attached substrates. 1. A projection type liquid crystal display device using a liquid crystal display element, characterized in that an optical fiber plate is disposed in an optical path on at least one of a light input side and a light output side of the liquid crystal display element.
トリクス液晶表示素子であることを特徴とする投射型液
晶表示装置。(2) The projection type liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display element is an active matrix liquid crystal display element.
ァイバー中で光が全反射するための光ファイバープレー
トへの光の入射角の臨界角θcが4°以下であることを
特徴とする投射型液晶表示装置。(3) The projection type liquid crystal display device according to claim 2, wherein the critical angle θc of the incident angle of light to the optical fiber plate for total reflection of the light in the optical fibers of the optical fiber plate is 4° or less.
プレートの個々の光ファイバーのコアファイバー部分が
各画素電極部に対応し、クラッド材部分が各隣接画素電
極間隙部分に対応して配置されていることを特徴とする
投射型液晶表示装置。(4) In any one of claims 1 to 3, the core fiber portion of each optical fiber of the optical fiber plate corresponds to each pixel electrode portion, and the cladding material portion is arranged corresponding to each adjacent pixel electrode gap portion. A projection type liquid crystal display device characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020458A JP2792984B2 (en) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | Projection type liquid crystal display |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020458A JP2792984B2 (en) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | Projection type liquid crystal display |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03228024A true JPH03228024A (en) | 1991-10-09 |
| JP2792984B2 JP2792984B2 (en) | 1998-09-03 |
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ID=12027636
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020458A Expired - Fee Related JP2792984B2 (en) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | Projection type liquid crystal display |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2792984B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05188340A (en) * | 1992-01-09 | 1993-07-30 | Fujitsu Ltd | Projection type display device |
| EP0637005A1 (en) * | 1993-07-29 | 1995-02-01 | Sextant Avionique S.A. | Liquid crystal display device and procedure for reducing the brightness at wide viewing angles of such a device |
-
1990
- 1990-02-01 JP JP2020458A patent/JP2792984B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05188340A (en) * | 1992-01-09 | 1993-07-30 | Fujitsu Ltd | Projection type display device |
| EP0637005A1 (en) * | 1993-07-29 | 1995-02-01 | Sextant Avionique S.A. | Liquid crystal display device and procedure for reducing the brightness at wide viewing angles of such a device |
| FR2708776A1 (en) * | 1993-07-29 | 1995-02-10 | Sextant Avionique | Liquid crystal display device and method for decreasing the brightness at wide angle of view of such a device. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2792984B2 (en) | 1998-09-03 |
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