JPH0453929A - 反射型液晶装置 - Google Patents

反射型液晶装置

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JPH0453929A
JPH0453929A JP2162955A JP16295590A JPH0453929A JP H0453929 A JPH0453929 A JP H0453929A JP 2162955 A JP2162955 A JP 2162955A JP 16295590 A JP16295590 A JP 16295590A JP H0453929 A JPH0453929 A JP H0453929A
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liquid crystal
polarized light
light
crystal panel
reflective
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JP2162955A
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Masuya Satou
佐藤　万寿冶
Akira Tanaka
章 田中
Noboru Wakatsuki
昇 若月
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/1393—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the birefringence of the liquid crystal being electrically controlled, e.g. ECB-, DAP-, HAN-, PI-LC cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F2203/02—Function characteristic reflective

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 反射型液晶装置に関し、 比較的に簡単な構成でコントラストの明瞭な表示を行う
ことができるようにすることを目的とし、液晶がホモジ
ニアス配向で封入された正の複屈折率をもったネマティ
ック液晶からなり、入射偏光が該液晶のディレクタに対
して所定の角度をなす振動面を有し、該液晶に電圧を印
加していないときに入射偏光が該液晶を所定の複屈折率
で複屈折しながら伝播し、その出射偏光が偏光手段を実
質的に透過し、該液晶に電圧を印加しているときに入射
偏光が該液晶を所定の複屈折率よりも小さい複屈折率で
複屈折しながら伝播し、その出射偏光が偏光手段を実質
的に透過しないようにした構成とする。
〔産業上の利用分野〕
本発明は捩じれなしネマティック液晶を使用した反射型
液晶装置に関する。
最近、液晶装置が各種のデイスプレィに使用されるよう
になってきている。液晶デイスプレィはＣＲＴデイスプ
レィに比べて、小型、軽量にすることができるので、設
置の自由度が大きく、大画面システムを構成するのに適
し、例えばハイビジョンテレビへの応用が期待されてい
る。
液晶装置は光の伝播方法から見て透過型と反射型に分類
することができる。ハイビジョンテレビへの応用等のた
めには画素数を多くすることが必要であり、一定の面積
の中で画素数を多くすると各画素の面積を小さくしなけ
ればならず、アクティブマトリクス駆動の液晶装置では
各画素の面積に対するスイッチングトランジスタ（例え
ばＦＥＴ）の比面積が大きくなる。ＦＥＴは直接に入射
光が当たると特性が変化するので、入射光が当たらない
ようにするのが好ましく、ＦＥＴに向かう入射光を遮断
することが必要になり、透過型液晶装置では開口率が低
下する。反射型液晶装置は反射層を有し、ＦＥＴを反射
層の後方に設けることができるので、開口率を大きくす
ることができる。
従って、高解像度のデイスプレィには反射型液晶装置が
適する場合が多い。
〔従来の技術〕
デイスプレィとして使用される反射型液晶装置は一般的
に正の複屈折率のツイストネマティック型液晶を使用し
ている。そのような従来の反射型液晶装置の一例が第１
６図に示されている。第１６図においては、１はビーム
スプリッタ、２は液晶パネルの対向する基板間に封入さ
れたツイストネマティック型液晶、３は後側の基板に設
けられた反射層、４はこの液晶装置で得られた画像光を
図示しないスクリーンに投射するための投射レンズであ
る。ツイストネマティック型液晶２では、液晶分子の長
軸方向が基板面と平行になっているとともに、一方の基
板の近くの位置から他方の基板間の近くの位置にいくに
従ってその長軸方向が順次回転していく（捩れていく）
ように配置されたものである。光Ｂ（図示せず）からの
光源光は、ビームスプリンタ１において偏光Ｓと偏光Ｐ
に分離される。すなわち、光源光のうち、ビームスプリ
ッタ１への入射面と平行な振動面を有する偏光成分Ｓが
ビームスプリッタ１において反射し、直角な振動面を有
する偏光成分Ｐがビームスプリッタ１を透過する。従っ
て、偏光Ｓのみが液晶２に入射し、それから反射層３で
反射して再び液晶２から出射する。偏光の振動面は液晶
２を伝播する間に所定の方式に従って回転し、出射偏光
の振動面は入射偏光Ｓと同じ振動面をもつ場合と、入射
偏光Ｓと異なった振動面をもつ場合とがある。入射偏光
Ｓと同じ振動面をもって出射した出射偏光Ｓはビームス
プリッタ１で反射して投射レンズ４へ達せず、投射レン
ズ４の先のスクリーンは黒表示となる。入射偏光Ｓと異
なった振動面をもって出射した出射偏光Ｐはビームスプ
リッタ１を透過して投射レンズ４へ向かい、投射レンズ
４の先のスクリーンは白表示となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
このような従来の反射型液晶装置では、液晶２に電圧が
印加されていないときに、液晶２からの出射偏光が入射
偏光Ｓと同じ振動面をもち、よって投射レンズ４へ達せ
ずにスクリーンは黒表示となるようになっていた。これ
はツイストネマティック型液晶の特徴によるものである
。すなわち、ビームスプリッタ１から液晶２に入射した
偏光Ｓはその振動面を液晶分子の長軸方向の捩じれに沿
って旋回させながら伝播しく旋光モード）、反射層３で
反射して今度は逆方向に旋回しながら液晶２から出射す
る。偏光の振動面は液晶２内で行きと戻りで反対方向に
同じだけ旋回しているので、液晶２から出射した出射偏
光は最初に液晶２に入射したときと同じ振動面を有する
偏光Ｓになっている。従って、この出射偏光Ｓはビーム
スブリ、ンタ１において反射し、投射レンズ４を透過せ
ず、スクリーンは黒表示になる。このような旋光モード
で伝播する液晶装置では、入射偏光Ｓの振動面が液晶２
の入射面の液晶分子の長軸方向と一致するように構成さ
れる。従って、このときには、入射偏光Ｓは液晶２の複
屈折に影響されない。
次に液晶２に電圧が印加されると、液晶２が基板に対し
て立ち上がるようになる。しかし、液晶２が完全に立ち
上がると、入射偏光Ｓが液晶２の分子の長軸方向に進む
ようになるので、旋光モードも複屈折もなくなって振動
面は実質的に変化せず、出射偏光は入射偏光Ｓと同じ振
動面のままである。このような出射偏光Ｓはビームスプ
リッタ１において反射し、光は投射レンズ４を透過せず
、スクリーンは黒表示のままである。これでは画像光が
生成されない。
画像光を生成するためには、液晶２からの出射偏光の振
動面が入射偏光Ｓの振動面から変化するようにしなけれ
ばならない。このためには、印加電圧を調整して液晶２
が部分的に立ち上がるようにしなければならない。この
ような状態において、液晶２の基板に近い位置にある分
子は元の通りに基板に平行な姿勢をとるが、基板から内
部の位置になるにつれて段々に立ち上がるようになる。
その結果、入射偏光Ｓの液晶２内の伝播は、旋光モード
ではなく、複屈折モードになる。複屈折モードでは、常
光と異常光の速度、差が生じ、それらの合力としての偏
光が回転するようになり、出射偏光は入射偏光Ｓとは異
なった振動面をもつようになり、ビームスプリッタ１を
透過できるようになり、よって投射レンズ４を通してス
クリーンに白表示を行うことができる。
このような従来の反射型液晶装置では、白表示（あるい
はカラー表示）を行うために、液晶２に電圧を印加して
、旋光モードから複屈折モードに変え、しかもこの複屈
折モードにおいてもツイスト構造を幾分維持している液
晶２内を光が複屈折しつつ伝播しなければならず、液晶
パネルの設計が難しいという問題があった。また、上記
したように液晶２を完全に立ち上がらせると複屈折がな
（なるので、出射偏光が入射偏向Ｓとは異なった所定の
振動面をもつように液晶２が部分的に立ち上がった状態
に制御しなければならず、そのための最適印加電圧を定
めるのが難しく、最適値を定めても液晶２の状態は変動
しがちであった。このために、画像のコントラストが安
定しないという問題があった。さらに、複屈折を利用す
るに際して光源の波長の影響についても考慮しなければ
ならない。光源が大きな波長幅をもつものである場合に
は、得られる偏光の振動面が波長に応じて変動し、輝度
が変動するのでそのための対策を施さなくてはならない
。このために、ツイストネマティック型液晶装置を用い
る場合には、所定のツイスト特性を備えた液晶パネルに
対してさらに逆のツイスト特性を備えた液晶補償板を付
加する等の複雑な構成が必要になる場合もあった。
本発明の目的は比較的に簡単な構成でコントラストの明
瞭な表示を行うことのできる反射型液晶装置を提供する
ことである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による反射型液晶装置は、対向する基板の間に液
晶を封入し、一方の基板側に反射層を設けた液晶パネル
と、該液晶パネルの該入射表面に偏光を入射させる第１
の偏光手段と、該第１の偏光手段から該液晶パネルに入
射し且つ該反射層で反射して該液晶パネルから出射した
偏光の透過を制御する第２の偏光手段とを備え、該液晶
パネルの該液晶がホモジニアス配向で封入された正の複
屈折率をもったネマティック液晶からなり、該第１の偏
光手段は該液晶パネルの該液晶のディレクタに対して所
定の角度をなす振動面を有する偏光を該液晶パネルに入
射するように配置され、該液晶に電圧を印加していない
ときに入射偏光が該液晶を所定の複屈折率で複屈折しな
がら伝播し、その出射偏光が該第２の偏光手段を実質的
に透過し、該液晶に電圧を印加しているときに入射偏光
が該液晶を所定の複屈折率よりも小さい複屈折率で複屈
折しながら伝播し、その出射偏光が該第２の偏光手段を
実質的に透過しないようにしたことを特徴とするもので
ある。
〔作　用〕
上記構成においては、液晶に電圧を印加していないとき
に入射偏光が液晶を所定の複屈折率で複屈折しながら伝
播し、その出射偏光が第２の偏光手段を実質的に透過し
、よって第２の偏光手段の先に設けられるスクリーンに
白表示を行う。この場合、出射偏光の振動面が入射偏光
の振動面に対してできるだけ９０度に近く回転するよう
にすると、第２の偏光手段を透過する光量が最も多くな
る。
そして、液晶には電圧を印加していないので、液晶の状
態に変動はなく、よって安定した明状態の表示を達成す
ることができる。また、液晶に電圧を印加すると液晶が
立ち上がるので複屈折率が小さくなり、よって上記所定
の複屈折率よりも小さい複屈折率で複屈折しながら伝播
し、出射偏光の振動面が変わって、出射偏光が第２の偏
光手段を実質的に透過しないようになり、スクリーンに
黒表示を行う。この場合、液晶ができるだけ立ち上がる
ように電圧を印加すると、偏光の振動面を上記したよう
にできるだけ９０度に近く回転させたことに対して、偏
光の振動面を実質的に回転させないようにし、第２の偏
光手段を透過する光量が最も少なくなる。このようにし
て、コントラストの明瞭な表示を行うことができるよう
になる。
〔実施例〕
第５図は本発明を投射型ハイビジョンテレビに応用した
例を示し、テレビの外箱１０内には、反射型液晶装置１
２、光源１４、投射レンズ１６、反射鏡１８゜２０が配
置される。テレビの外箱１０の前面にはスクリーン２２
が設けられ、反射型液晶装置１２で形成された画像が投
射レンズ１６で拡大され、反射鏡１８゜２０で反射され
てスクリーン２２に結像するようになっている。
第６図及び第７図は第５図の反射型液晶装置１２の概略
を示している。投射レンズ１６は単一の凸レンズ１６に
よって代表的に示されているが、あらゆる組み合わせレ
ンズとすることができる。反射型液晶装置１２はビーム
スプリンタ２４及び液晶パネル２６からなり、液晶パネ
ル２６は反射層２８を備えている。
実施例においては、ビームスプリッタ２４は光源１４の
光源光から直線偏光を取り出して液晶パネル２６に入射
させる第１の偏光子と、液晶パネル２６から出射した偏
光を投射レンズ装置１６へ選択的に透過せしめる第２の
偏光子とを共通的に形成している。このため、ビームス
プリンタ２４は２個のプリズムの傾斜面を接合してなる
半透過反射膜２４ａを有する。光源１４はビームスプリ
ッタ２４に液晶パネル２６の入射面にほぼ平行な方向に
光源光を供給するようになっている。そこで、光源光の
うち、ビームスプリッタ２４への入射面と平行な振動面
を有する偏光成分Ｓがビームスプリッタ２４の半透過反
射膜２４ａにおいて反射し、入射面と直角な振動面を有
する偏光成分Ｐがビームスプリッタ２４の半透過反射膜
２４ａを透過する。このようにして、第１の偏光子の作
用が達成される。
液晶パネル２６に入射した偏光Ｓは、反射層３で反射し
て再び液晶パネル２６から出射する。入射偏光Ｓの振動
面は液晶パネル２６内の液晶層を伝播する間に複屈折作
用によって制御され、場合に応じて入射偏光Ｓと同じ振
動面をもつ出射偏光Ｓ、又は入射偏光Ｓと異なった振動
面をもつ出射偏光Ｐとが出射する。入射偏光Ｓと同じ振
動面をもつ出射偏光Ｓはビームスプリッタ２４の半透過
反射膜２４ａで反射して投射レンズ装置１６へ達せず（
第７図）、入射偏光Ｓと異なった振動面をもつ出射偏光
Ｐがビームスプリッタ２４の半透過反射膜２４ａを透過
して投射レンズ１６へ向かう（第６図）。このようにし
て、第２の偏光子の作用が達成される。
第８図及び第９図を参照すると、液晶パネル２６は入射
側ガラス基板３０、反射層２８側のガラス基板３２、こ
れらのガラス基板３０　、３２の間に封入された液晶３
４、及び液晶３４に電圧を印加する電極群からなってい
る。電極群は入射側ガラス基板３０の内面に全面に形成
した透明電極３６と、反射側ガラス基板３２の内面に微
小区画毎に形成した金属の画素電極３８からなり、この
画素電極３８が上記した反射層２８としても作用するよ
うになっている。画素電極３８は走査電極Ｘ、、Ｘ２　
、Ｘ３、及び信号電極Ｙ、、Ｙ、、Ｙ３　　、Ｙ４から
なるアクティブマトリクスにスイッチング素子としての
電解効果トランジスタ（ＦＥＴ）４０を介して接続され
る。第９図においては、反射側ガラス基板３２の上にＰ
型シリコン基板４２を取りつけ、このシリコン基板４２
上にＭＯ５ＦＥＴ４０及び各電極を形成し、絶縁層で覆
ったものである。また、入射側ガラス基板３０の入射表
面には反射防止膜４４が形成され、入射偏光及び出射偏
光の反射損を防止するようになっている。
第１図及び第９図に示されるように、ガラス基板３０　
、３２の間に封入された液晶３４は、ホモジニアス配向
で封入された正の複屈折率をもったネマティック液晶か
らなる。すなわち、液晶の異方性による複屈折率Δｎｃ
（Δｎ　＝ｎ　＠　　ｎ　ｏ）が正で、液晶３４の各分
子の長軸がガラス基板３０　、３２と平行に−様な方向
を向いて配向されたものである。液晶３４のディレクタ
ｎは液晶３４の分子の長軸の方向になる。
さらに、第３図に示されるように、ビームスプリッタ２
４及び液晶パネル２６は、ビームスプリッタ２４から液
晶パネル２６に入射する入射偏光Ｓの振動面Ｅが液晶３
４のディレクタｎに対して所定の角度ｅをなすように配
置される。このように角度θがあると、入射偏光Ｓは液
晶３４内を常光ｎ０及び異常光ｎ、に分かれて複屈折し
ながら伝播する。角度θは４５度にするのが好ましい。
このような構成によって、透明電極３６と画素電極３８
との間に電圧を印加していないときには、第１図に示さ
れるように液晶３４の分子の長軸がガラス基板３０　、
３２と平行に配向した状態になっており、入射偏光Ｓは
液晶３４内を所定の複屈折率で複屈折しながら伝播し、
伝播する偏光の振動面Ｅが常光ｎ０と異常光ｎ、との速
度差に応じて回転してい（。従って、反射層２８で反射
して、液晶３４から出射する出射偏光の振動面Ｅは、入
射偏光Ｓの振動面Ｅから大きく回転し、第３図に示され
るように偏光Ｐの振動面Ｅ、と同等になり、よって出射
偏光Ｐはビームスプリッタ２４の半透過反射膜２４ａを
透過して投射レンズ１６へ向かい、スクリーン２２に明
るい画素像を形成する。
また、電圧が印加されたときには、第２図に示されるよ
うに液晶３４の分子が立ち上がり、液晶３４の分子の長
軸がガラス基板３０　、３２に平行な平面に対してチル
ト角αをなす。このチルト角αはガラス基板３０　、３
２の近くの位置において小さく、ガラス基板３０　、３
２の間の中央部にいくにつれて大きくなる傾向がある。
しかし、液晶３４の全体的な挙動はガラス基板３０　、
３２の間でのチルト角αの平均値により解析することが
でき、そのような平均値が印加電圧の大きさに対応する
。そして、印加電圧が大きくなるにつれて液晶３４のチ
ルト角α（及び平均値）は大きくなり、それとともに液
晶３４の複屈折率は小さくなる。従って、複屈折率が小
さくなるほど、入射偏光Ｓの振動面Ｅの液晶３４内での
回転量が減少し、出射偏光は入射時の偏光Ｓに近づいて
いく、従って、液晶３４から出射する出射偏光はビーム
スプリッタ２４の半透過反射膜２４ａを透過しにくくな
り、投射レンズ１６へ向かう光量が減少しで、スクリー
ン２２の画素像は暗くなり、液晶３４の分子が完全に立
ち上がったときにはほとんど暗状態になる。この暗状態
においては、液晶３４の複屈折率はほとんど０と見てよ
いので、光源１４の光の波長依存性はなく、よって上記
した明状態との間で明瞭なコントラストを形成できる。
なお、印加電圧がスレッシュホルド電圧よりも低いとき
には液晶３４の分子はほとんど第１図の状態にあり、印
加電圧がスレッシュホルド電圧を越えたときにはじめて
液晶３４の分子が立ち上がりはじめ、そして印加電圧の
上昇とともに液晶３４のチルト角αが大きくなっていく
。従って、ここでは、電圧が印加されていないとき、及
び電圧が印加されているときという表現は、印加電圧が
スレッシュホルド電圧よりも低いか高いかを言うものと
する。
さらに、ホモジニアス配向のネマティック液晶３４のス
レッシュホルド電圧はスプレィ弾性率Ｋｌｌにのみ起因
し、このために液晶３４の透過率−電圧特性が急峻に変
化する。アクティブマトリクス駆動の液晶パネル２６で
は、色再現性を良くするために透過率−電圧特性がなだ
らかな方が望ましくなることがある。このような場合に
は、第１２図に示されるように、正の複屈折率をもった
ネマティック液晶３４にコレステリック液晶（ＣＮ）を
少し添加して、透過率−電圧特性を滑らかにするのがよ
い。
また、上記説明では、単に出射偏光Ｓ、出射偏光Ｐと呼
んだが、実際の出射偏光は偏光Ｓの成分と偏光Ｐの成分
とが混在したものであり、偏光Ｐの成分が多いほどビー
ムスプリンタ２４を透過する光量が多く、明るい画素像
が得られることになる。
ここで、印加電圧がないときに最も明るい画素像を得る
ためには、液晶の厚さｄ、光源光の波長λいその波長で
の異常光及び常光の屈折率ｎ１ｌｃ＋ｆｌ（ｌい同複屈
折率Δｎｃ　＝（ｎｏｃ　　ｎｏｃ）の間には次に説明
する関係のあることが好ましい、第４図に示されるよう
に、複屈折率は波長依存性があるので、光源の波長につ
いても考慮しなければならない。
偏光Ｓの振動面Ｅが液晶３４のディレクタｎに対して角
度θをなして液晶３４に入射し、厚さ２ｄの液晶３４（
反射による往復分）を透過するときの偏光Ｓの振動面Ｅ
の回転量について考える。一般に、偏光が厚さ２ｄの複
屈折性の物質内を伝播するときには、偏光の位相角Δφ
は、 Ｃ である。位相角Δφがπのときの上の式は、ｄΔｎＣ１ λｃ４ である。
このように位相角Δφがπになったときには、偏光Ｓの
振動面Ｅの回転量は２θになることが知られている。ｅ
が４５度の場合には、２θは９０度になる。従って、出
射偏光の振動面は入射偏光Ｓの振動面Ｅから９０度回転
し、光源光の偏光成分Ｐと同等になる。
従って、このような関係が成立すると、出射偏光の中で
偏光Ｐの成分が最も多くなり、よって光源の輝度が一定
であれば最も明るい画素像が得られることになり、電圧
を印加したときの暗い画素像に対してよいコントラスト
を得ることができる。
同様の関係は２ｅを２７０度にするときにも成り立ち、
このときには、 ｄΔｎｃ　　　　３ λｃ４ である。ｍを０及び自然数とすると、次の一般式％式％ さらに、光源光が種々の波長を含む波長幅を有する場合
には、そのスペクトルの中心波長λ。を選ぶのがよい。
例えば、第１０図は本発明の光源１４で使用するのに適
したメタルハライドランプのスペクトルを示し、中心波
長は５５０ｎｍである。第１１図は上記式により入射偏
光Ｓの振動面Ｅを９０度回転させるように液晶３４の厚
さｄを選んだときのビームスプリフタ２４の透過率を示
す図である。透過率は中心波長５５０ｒ＋＋ｗを中心に
して両側へなだらかに低下していくが、かなりの波長の
範囲で透過率の低下が比較的に少ないので、これを積分
して得られる全透過率の変動は比較的に少ない。
次に、第１３図はカラー表示をするのに適した３個組の
液晶装置１２を備え、各液晶装置１２が上記実施例で説
明したのと同様のビームスプリッタ２４、液晶パネル２
６、及び投射レンズ１６を備えている。
光源１４から各ビームスプリッタ２４に向かう光路の途
中にダイクロイックミラー５０　、５２　、５４が配置
され、これらのダイクロイックミラー５０　、５２　、
５４は光源１４の光を第１４図に示されるように赤、緑
、青の成分に分離するものである。例えば、第１４図に
示されるように、ダイクロイックミラー５０は赤色の成
分として約６００から７５０ｎ−の光（中心波長６４０
ｎｍ　）を関連するビームスプリッタ２４に向かって反
射し、残りの色の成分を透過させる。次のダイクロイン
クミラー５２は緑色の成分として約５００から６００ｒ
ｖの光（中心波長５５０ｒｖ　）を関連するビームスプ
リッタ２４に向かって反射し、残りの色の成分を透過さ
せる。そして、最後のダイクロイックミラー５４は青色
の成分として約４００から５００ｎｍの光（中心波長４
６０ｎｍ　）を関連するビームスプリッタ２４に向かっ
て反射する。
このようにして分離された各色の波長成分はそれぞれの
ビームスプリッタ２４及び液晶パネル２６によって選択
的に透過せしめられ、投射レンズ１Ｇを介してスクリー
ンに結像する。あるいは、各ビームスプリッタ２４を透
過した各色の成分をダイクロイックプリズム（図示せず
）により合成した後で、投射レンズ１６から投射するよ
うにすることもできる。
このような構成においては、各液晶パネル２６の液晶３
４の厚さは各色の成分の中心波長に基づいて単色の場合
と同様に次の関係で定められる。
使用する光源の赤、緑、青の分離された波長領域の各中
心波長λｒｅ＋λ＠Ｃ＋λｂｃｓ各中心波長λ、、Ｃ５
λ９Ｃｒλ、における液晶の複屈折率Δｎ□（Δｎｇｃ
””ｎ、、Ｃ−ｎ、０ｃ）　、Δｎ、、（Δｎ、、＝ｎ
、ｓｅ　　ｎｇｏｃ　）　、Δｎｂｅ（Δｒｌｂｃ＝ｎ
ｂ＠Ｃｎゎ。ｃ）、各液晶パネル２６の液晶３４の厚さ
ｄｌｄ、、ｄｂ　、ｍをＯ及び自然数とすると、ｄ「　
Δｎ、Ｃａ、　　ΔｎｇＣｄｂ　Δｎｂｃ（２ｍ＋１）
λｒｅ　　　　　　　λ１　　　　　　λｂｃ　　　　
　　　　４の関係を満足すると、それぞれの色毎に最も
明瞭なコントラストを得ることができる。
第１５図は上記式により各液晶パネル２６の液晶３４の
厚さｄを選んだときの各ビームスプリッタ２４の透過率
を示す図である。透過率はそれぞれの色の中心波長を中
心にして両側へなだらかに低下していき、且つ各ピーク
値はほぼ同じである。従って、これらの透過光成分を合
成して元の色を確実に再現することができる。また、各
色成分での波長がその中心波長からずれた場合の透過率
の減少は約３パーセント以内であり、印加電圧がないと
きの明状態におけるそのような変動は無視できるほどで
ある。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明による反射型液晶装置は、
液晶パネルの液晶がホモジニアス配向テ封入された正の
複屈折率をもったネマティック液晶からなり、第１の偏
光手段は該液晶パネルの該液晶のディレクタに対して所
定の角度をなす振動面を有する偏光を液晶パネルに入射
するように配置され、液晶に電圧を印加していないとき
に入射偏光が液晶を所定の複屈折率で複屈折しながら伝
播し、その出射偏光が第２の偏光手段を実質的に透過し
て明表示を行い、液晶に電圧を印加するときに小さい複
屈折率で複屈折しながら伝播し、出射偏光が第２の偏光
手段を実質的に透過しないようになって暗表示を行うよ
うにしたものであり、それによって簡単な構成でコント
ラストの明瞭な表示を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
第１図は電圧不印加時の本発明の実施例を示す図、第２
図は電圧印加時の実施例を示す図、第３図は液晶分子と
入射偏光の振動面を示す図、第４図は波長と複屈折率の
関係を示す図、第５図は本発明を投射型テレビに応用し
た例を示す図、第６図は第５図のビームスプリッタ及び
電圧不印加時の液晶パネルを示す図、第７図は同じくビ
ームスプリッタ及び電圧印加時の液晶パネルを示す図、
第８図は第９図の画素電極を示す図、第９図は本発明に
よる液晶パネルの断面図、第１０図は光源のスペクトル
を示す図、第１１図は中心波長５５０ｎｍの場合の透過
率を示す図、第１２図はネマテイ・ンク液晶にコレステ
リック液晶を添加した場合のコントラスト比を示す図、
第１３図はカラー表示をするのに適した３個組の液晶装
置を示す図、第１４図は色成分に分離したスペクトルを
示す図、第１５図はそれぞれの中心波長に対して得られ
た透過率を示す図、第１６図は従来技術を説明する図で
ある。 １２・・・反射型液晶装置、　１４・・・光源、１６・
・・投射レンズ、　　　２２・・・スクリーン、２４・
・・ビームスプリッタ、２６・・・液晶パネル、２８・
・・反射層、　　　　　３０　、３２・・・ガラス基板
、３４・・・液晶、　　　　　　３６・・・透明電極、
３８・・・画素電極、　　　　４０・・・ＦＥＴ、４４
・・・反射防止膜。 電圧不印加時の実施例を示す因 第１図 ２４・・・ビームスプリンタ ２６・・・液晶パネル ２８・・・反射層 ３０．３２・・・ガラス基板 ３４・−・液　晶 電圧印加時の実施例を示す図 第２図 液晶分子と入射偏光の振動面を示す図 第３員 波長と複屈折率の関係を示す図 第６図 ２８・・・反射層 第８図 本発明を投射型テレビに応用した例を示す同第５図 １２・・・反射型液晶装置 １４・・・光　源 １６・・・投射レンズ ２２・・・スクリーン ２４・・・ビームスプリフタ ２６・・・液晶パネル ２８・・・反射層 液晶パネルの断面図 第９図 光源の波長（ｎｍ） 光源のスペクトルを示す図 第１０図 光源の波長 中心波長デ５０ｎ−の場合の透過率を示す同第１１図 ３個組の液晶装置を示す図 第１３図 各色の波長（ｎｍ） 第１４図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、対向する基板（３０、３２）の間に液晶を封入し、
    一方の基板側に反射層（２８）を設けた液晶パネル（２
    ６）と、該液晶パネルの該入射表面に偏光を入射させる
    第１の偏光手段（２４）と、該第１の偏光手段から該液
    晶パネルに入射し且つ該反射層で反射して該液晶パネル
    から出射した偏光の透過を制御する第２の偏光手段（２
    ４）とを備え、該液晶パネルの該液晶がホモジニアス配
    向で封入された正の複屈折率をもったネマティック液晶
    からなり、該第１の偏光手段は該液晶パネルの該液晶の
    ディレクタ（ｎ）に対して所定の角度（■）をなす振動
    面（Ｅ）を有する偏光を該液晶パネルに入射するように
    配置され、該液晶に電圧を印加していないときに入射偏
    光が該液晶を所定の複屈折率で複屈折しながら伝播し、
    その出射偏光が該第２の偏光手段を実質的に透過し、該
    液晶に電圧を印加しているときに入射偏光が該液晶を所
    定の複屈折率よりも小さい複屈折率で複屈折しながら伝
    播し、その出射偏光が該第２の偏光手段を実質的に透過
    しないようにしたことを特徴とする反射型液晶装置。 ２、該第１の偏光手段及び該第２の偏光手段が半透過反
    射膜を有する共通のビーム−スプリッタからなり、該ビ
    ーム−スプリッタが、光源から該液晶パネルの入射側の
    基板にほぼ平行な方向に向かう光源光を受け、該半透過
    反射膜で反射した光源光の偏光成分を該液晶パネルに向
    かわせ且つ該光源光の残りの偏光成分を透過せしめ、そ
    れから該液晶パネルに入射した入射偏光が該反射層で反
    射して該液晶パネルから出射する出射偏光を受け、該半
    透過反射膜で該液晶パネルへの入射偏光と同じ振動面を
    有する出射偏光を光源の方向に反射し、入射偏光と異な
    った振動面を有する出射偏光をそのまま透過せしめるよ
    うにした請求項１に記載の反射型液晶装置。 ３、黒地に白表示をする反射型液晶装置において、使用
    する光源の中心波長λ＿ｃ、この中心波長λにおける該
    液晶の複屈折率Δｎ＿ｃ（Δｎ＿ｃ＝ｎ＿ｅ＿ｃ−ｎ＿
    ｏ＿ｃ）、該液晶の厚さｄ、ｍを０及び自然数とすると
    、 （ｄΔｎ＿ｃ）／（λ＿ｃ）＝（２ｍ＋１）／４の関係
    を満足する請求項１に記載の反射型液晶装置。 ４、カラー表示をするために各々が請求項１に記載の３
    個組の反射型液晶装置において、該３個組の反射型液晶
    装置が使用する光源の赤、緑、青の分離された波長領域
    の光をそれぞれ受け、各色の波長領域の各中心波長λ＿
    ｒ＿ｃ、λ＿ｇ＿ｃ、λ＿ｂ＿ｃ、該各中心波長におけ
    る該液晶の複屈折率Δｎ＿ｒ＿ｃ（Δｎ＿ｒ＿ｃ＝ｎ＿
    ｒ＿ｅ＿ｃ−ｎ＿ｒ＿ｏ＿ｃ）、Δｎ＿ｇ＿ｃ（Δｎ＿
    ｇ＿ｃ＝ｎ＿ｇ＿ｃ−ｎ＿ｇ＿ｏ＿ｃ）、Δｎ＿ｂ＿ｃ
    （Δｎ＿ｂ＿ｃ＝ｎ＿ｂ＿ｅ＿ｃ−ｎ＿ｂ＿ｏ＿ｃ）に
    対して、該３個組の各液晶パネルの液晶の厚さｄ＿ｒ、
    ｄ＿ｇ、ｄ＿ｂ、ｍを０及び自然数とすると、（ｄ＿ｒ
    Δｎ＿ｒ＿ｃ）／（λ＿ｒ＿ｃ）＝（ｄ＿ｇΔｎ＿ｇ＿
    ｃ）／（λ＿ｇ＿ｃ）＝（ｄ＿ｂΔｎ＿ｂ＿ｃ）／（λ
    ＿ｂ＿ｃ）＝（２ｍ＋１）／４関係を満足する反射型液
    晶装置。 ５、ネマティック液晶にコレステリック液晶が添加され
    ている請求項１に記載の反射型液晶装置。 ６、入射表面側の基板が透明な基板であり、その表面に
    反射防止膜が形成される請求項１に記載の反射型液晶装
    置。
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