JPH04263244A - 液晶電気光学装置、画像表示装置およびカラー表示装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像表示装置の構造に関
する。特に液晶電気光学装置を使用して画像を拡大表示
する際に好適な画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より地上テレビ局または衛星テレビ
局またはケーブルテレビ局または個別に設けられたテレ
ビ映像の録画装置（ビデオデッキ、レーザーディスク、
光磁気ディスク等）より送られる映像信号を具体的に表
示する装置としては、ブラウン管あるいはＣＲＴと呼ば
れる真空管中で電子線を飛ばして、対象物となる蛍光面
を発光させる方式が取られていた。

【０００３】当初の表示体画面の対角は１２〜１４イン
チがよく普及していたが、近年世の中の要求によって、
２０インチを越え、３０インチをゆうに超える大きさの
ものまで出現するに至っている。

【０００４】対角３０インチの場合、その奥行きもほぼ
３０インチほどあり、またそれを形成するガラスの厚み
も強度を保つために１センチを超えるようになった。表
示面が３０インチを越えると装置全体の重量は１００Ｋ
ｇを優に越えることになった。一般の家庭において１０
０Ｋｇを越えた重量物を置くには、よっぽど場所を限定
しなければ難しいものがある。また、その重量はレイア
ウト変更等が生じた場合に、人力で移動させることは難
しくなり、一般家庭への普及の障害となっていた。

【０００５】そこで、重量の解決のため、プロジェクシ
ョン型の画像表示装置が提案されている。これは輝度の
高いブラウン管による表示を光学系で拡大表示してスク
リーンに映し出す方式であり、表示面積の大きな物に利
用されている。

【０００６】近年、このプロジェクション型において、
ブラウン管に代わって、アモルファスシリコンを使った
薄膜トランジスタ方式の液晶パネルをその元となる表示
体として使用したものが実用化提案されている。重量は
プロジェクション型のブラウン管方式に比べて、３０％
程度以下となるために一般家庭への普及を助ける要因の
一つとなった。

【０００７】この液晶パネルを使用したプロジェクショ
ン表示装置は通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）専用
の３枚の液晶パネルを使用し、光学系にて１つの画面に
合成して拡大表示する。その為にこの３枚液晶パネルは
高精度の位置合わせ精度を必要とされ、具体的には１μ
ｍの精度が要求される。

【０００８】この様なプロジェクション方式の表示装置
は３インチ程度の液晶パネルを４〜５ｍ離れたスクリー
ン上に約１００インチの画面に拡大して表示する。この
為、１００インチの表示画面が粗くなりぼやけた表示と
ならないように拡大する前の表示用の液晶パネルを高精
細にする必要がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この様に高精細な液晶
パネルにおいては当然ながら隣合った画素間の距離が短
くなる。その為、プロジェクションによって投影された
画面上で、表示画像のぼけを発生させないために光学系
によるＲ、Ｇ、Ｂの３枚のパネルによる像の合わせ精度
はさらに高精度が要求されている。

【００１０】また、液晶パネルを通過した後に照射され
た光が散乱するが、画素間が狭くなることにより、この
回り込み光の影響が出て鮮明な表示画像の実現が非常に
難しくなってきた。

【００１１】また、プロジェクション型の画像表示装置
ではリア型、フロント型ともに強力な光源からの光をこ
の液晶パネルに照射し、光学系を使用して拡大表示する
。この様子を図２に概略図として示す。

【００１２】光源２０からの光Ｌは光学系２１を通過し
て、Ｒ、Ｇ、Ｂ用の３つの光に分岐、さらに必要な光源
の状態に加工され、各々の液晶パネル２２、２３、２４
を通過して照射される。かく液晶パネルの前または後に
おいてはカラーフィルター２５、２６、２７が設置され
ており、このフィルターを通過することによりＲ、Ｇ、
Ｂの色となるがこの部分での光の減衰が大きく、明るい
表示画面を得る為にはさらに強力な光源を採用する必要
があった。光源２０を強力にすると消費電力の増加、プ
ロジェクション装置内での発熱の問題、発熱によりプロ
ジェクション装置内の温度が上昇し、液晶パネルの駆動
条件の変化、信頼性の低下など様々な問題が発生する。 さらに、これらの機器に共通の問題として、低価格を求
められていた。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は前述のような迷
光によるコントラストの低下を防止するものであり、図
１に示されるように、複数の液晶パネルに色光を通過さ
せて、これら液晶パネルを通過した光を合成して、カラ
ー表示を行う装置において、液晶パネルを通過する光の
光源として、特定の波長範囲に発光ピークを持つレーザ
光を光源として設けたことを特徴とするものであります
。

【００１４】すなわち、プロジェクション型の画像表示
装置の照射光源として、レーザ光を使用し、カラーフィ
ルターが不要なカラー表示を行う装置であります。例え
ば、図１においてこのレーザ光での赤の光源１としては
波長６３３ｎｍ付近にピークを持つＨｅ−Ｎｅレーザ、
緑の光源２としては波長５１５ｎｍ付近にピークを持つ
Ａｒレーザさらに青の光源３としては波長４７７ｎｍ付
近にピークを持つＡｒレーザを使用して、これらレーザ
光を光学系４にて外形や光の密度を必要な光の条件に加
工し、液晶パネル５、６、７に照射する。この液晶パネ
ルを通過した光は液晶パネルのシャッター機能により、
ＯＮ、ＯＦＦあるいはグレースケールとして透過光量が
制限された後に光学系８により、合成され、さらに表示
画面９上に拡大表示される。

【００１５】従来の装置ではカラーフィルターを使用し
ていた為、このフィルター部分での光の減衰の割合が高
かったが、この本発明の構成によると光の減衰の割合は
従来の装置より相当高くなった。さらに、光源が単一波
長のため液晶パネルを通過する際の光学的な条件を各液
晶パネルにて、合わせることが可能なため、パネル通過
後の散乱光が少なく、拡大投影した表示画面のぼけがな
くなりシャープな表示を行える。

【００１６】本発明に用いられるレーザ光としては、前
述のガスレーザの他にカドミウムや亜鉛の金属蒸気を使
用したレーザ光やルビー等を使用した固体レーザやその
他の種類のレーザ光で可視光領域内にピーク波長を有す
るものが使用できる。また、通常の発光波長以外の波長
でも特殊な光学系を通過することにより、可視光領域の
発光が得られるもの、例えばＹＡＧレーザの第二高調波
等でも使用可能であった。

【００１７】通常は赤、青、緑の各波長に近い発光波長
を持つ３つのレーザ光を使用するが、波長の種類の異な
る４つ以上のレーザ光を使用して、色を合成しカラー表
示を行うことも可能であった。

【００１８】

【実施例】『実施例１』本実施例においては図３に示す
ようなプロジェクション型の画像表示装置３０に本発明
を適用した。同図において、光源３１として、波長６３
３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ、波長４４２ｎｍのＨｅ−Ｃ
ｄレーザ、および波長５３４ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザを
使用した。図では説明を簡単にする為１つのレーザ光源
のみを記載している。また、画像表示を行う３枚の液晶
パネルとしては、分散型液晶電気光学装置を使用し、偏
向板およびカラーフィルターを使用しない、プロジェク
ション型の画像表示装置を実現した。

【００１９】図４に本実施例で使用する分散型液晶電気
光学装置の作製方法の工程図を示す。図４においては、
説明の為の概略図である為実際の寸法とは異なって描か
れている。使用する基板としては通常の青板ガラス４０
上に透光性の画素電極４１として厚さ２０００ÅのＩＴ
Ｏを所定のパターンに形成したものを使用した。この電
極４１は所定のパターンにエッチング形成されており、
画素電極４１と同時に第二の電極の端子部４２を形成す
る。（図４（Ａ））

【００２０】但しこの端子部は特に金属で形成した場合
に有効で第二の電極の取り出し部の抵抗をさげる役目を
果たす。

【００２１】次に、プレポリマーとネマティック液晶の
混合均一溶液をスクリーン印刷法にて厚さ約１５μｍに
形成した。このプレポリマーとして、トリメチロールプ
ロパントリアクリレートを用い、重合開始剤とともに通
常のネマティク液晶材料に対して約２５％の割合で混合
した均一溶液を使用した。この後、印刷した混合溶液を
暫く放置して、十分にレベリングした後に基板全面に紫
外光を照射して、基板間に形成されたモノマーを硬化（
高分子化）させ、調光層４３を２５μｍの厚さに形成し
た。（図４（Ｂ））

【００２２】本実施例の場合、調光層塗布の後、溶媒を
除去する必要が無く、レベリングの際に溶媒が蒸発する
ことにより、調光層表面が乱れることが無く平坦な調光
層表面を得ることができ均一な液晶電気光学特性を実現
するのに都合が良かった。

【００２３】さらに、この調光層４３上に第二の電極４
４として、ＩＴＯを２０００Å形成し、所定のパターン
にエッチング除去する。この時、調光層にダメージを与
える可能性が高いので、ＩＴＯ膜をスパッタ法で形成す
る際に加熱温度を通常より下げ、更に酸素雰囲気濃度を
下げた状態で低級酸化物の状態のＩＴＯ膜を形成する。 そして、所定のマスクパターンを使用して、フォトレジ
ストにてマスクを形成し四塩化炭素を含むエッチング気
体にてドライエッチングを行いＩＴＯ膜をパターニング
した後に２５０℃程度の温度で酸化性雰囲気下で酸化処
理を行いＩＴＯ膜を酸化して、透過率を向上させ、電気
抵抗を下げることにより第二の電極を形成できる。

【００２４】もちろん、通常の酸溶液を使用したウェッ
トエッチングにてＩＴＯをパターニングできるが、その
際には使用する酸溶液に耐性のある調光層を選ばねば成
らない。

【００２５】次に、この第二の電極上に透光性の保護膜
、シリコーン樹脂を塗布法にて形成し、保護膜４５を完
成して、１枚の基板だけで、液晶電気光学装置を完成す
ることができた。（図４（Ｃ））このようにして作成し
た液晶パネル３枚を図１および図３に示すような位置関
係に光源と光学系部分に設置し本発明の画像表示装置３
０を完成した。

【００２６】この装置において、レーザ光３１からの光
は光学系３４を通過することにより必要な形状に加工さ
れ平行光線として液晶パネル３２に照射される。この液
晶パネルは制御装置３３より表示する画像情報に従いレ
ーザ光の透過の程度を制御した後、光学系３５にて３色
が合成され、拡大されてスクリーン３６に投影されて画
像表示を行うものである。

【００２７】本実施例の場合、カラーフィルターが不要
で且つ分散型の液晶パネルを使用したので偏向板が不要
となり、液晶パネル３２部分での光の減衰の程度が少な
く明るい表示画面を実現することができた。

【００２８】さらに、光源が単一波長のため液晶パネル
を通過する際の光学的な条件を各液晶パネルにて、合わ
せることが可能なため、パネル通過後の散乱光が少なく
、拡大投影した表示画面のぼけがなくなりシャープな表
示を行えるとともに光学系３５での像の合成の際に各液
晶パネルの合わせ精度に余裕が得られる。

【００２９】『実施例２』本実施例においては遠方の壁
に画像表示を行うプロジェクション型の画像表示装置に
本発明を適用した。本実施例にて、使用する光源として
、波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ、波長５３４ｎｍ
のＨｅ−Ｃｄレーザ、波長４４２ｎｍのＨｅ−Ｃｄレー
ザおよび波長４８８ｎｍのＡｒレーザの４つを光源とし
て使用した。本実施例では、特に視認しにくい青色付近
に発光ピークを持つ２種類のレーザ光を採用しているの
で、青色の光強度を増すことができると同時に４つの波
長の光を混合してカラー表示を行うため、より多くの色
調を持つ画像表示を行うことができる。

【００３０】また、画像表示を行う４枚の液晶パネルと
しては、本実施例においては強誘電性液晶を使用した液
晶パネルを採用し、強誘電性液晶の高速応答性を利用し
て、動画例えばＴＶ画面の表示をカラーフィルターを使
用しないで実現し、非常に軽い画面を持つプロジェクシ
ョン型の画像表示装置を実現した。

【００３１】さらにまた、透過するレーザ光の波長に合
わせて、液晶パネルの基板上、基板と電極間または電極
と液晶間等に反射防止膜と成りえる特定の屈折率を持つ
薄膜を設けたので、これらの界面での反射光を抑え、回
り込みによる迷光の発生を抑えて、液晶パネルをより高
精度で合わせることができ、高精細な表示を行えた。

【００３２】

【発明の効果】本発明の構成により、より明るい表示画
面を持つ投影型の表示装置を実現でき昼間、屋外あるい
は明るい室内においても、良好な表示を行うことが可能
であった。

【００３３】また、カラーフィルターが不要で部品点数
も少なく安価であり、また各液晶パネルの位置合わせが
容易にでき高精細な表示が可能な投影型の画像表示装置
を実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像表示装置の光学関係の概略図を示
す。

【図２】従来のプロジェクション方式の表示装置の光学
系の例を示す。

【図３】本発明の画像表示装置の概略図を示す。

【図４】液晶パネルの作製工程図を示す。

【符号の説明】

１、２、３・・・・・レーザ光 ４・・・・・・・・・光学系 ５、６、７・・・・・液晶パネル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数の液晶パネルに着色光を通過させ
   て、これら液晶パネルを通過した光を合成して、カラー
   表示を行う投影型の画像表示装置において、前記複数の
   液晶パネルを通過する光の光源として、前記液晶パネル
   の枚数に対応して、各々異なる波長範囲に発光ピークを
   持つレーザ光を光源として設け、カラーフィルターを必
   要としないことを特徴とする画像表示装置。
2. 【請求項２】　　請求項１において、使用するレーザ光
   は各々異なる発光波長ピークを有し、４種類以上のレー
   ザ光を光源として液晶パネルを通過した光を合成してカ
   ラー表示を行うことを特徴とした画像表示装置【請求項
   ３】　　複数の液晶パネルに着色光を通過させて、これ
   ら液晶パネルを通過した光を合成して、カラー表示を行
   う投影型の画像表示装置において、前記複数の液晶パネ
   ルを通過する光の光源として、前記液晶パネルの枚数に
   対応して、各々異なる波長範囲に発光ピークを持つレー
   ザ光を光源として設け、各液晶パネルを通過するレーザ
   光の発光ピーク波長に合わせて、反射防止膜と成りえる
   特定の屈折率を有する薄膜を液晶パネルに設けたことを
   特徴とする画像表示装置。