JPH06138478A

JPH06138478A - ２層型液晶表示装置およびそれを用いた投写型表示装置

Info

Publication number: JPH06138478A
Application number: JP4289064A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takahara; 博司高原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-10-27
Filing date: 1992-10-27
Publication date: 1994-05-20

Abstract

(57)【要約】【目的】良好な黒表示が行え、かつ、配向乱れのない
液晶表示装置およびそれを用いた投写型表示装置を提供
する。【構成】ツイストネマティック液晶分子のねじれが互
いに逆方向となるように近接配置された第１の液晶パネ
ルと第２の液晶パネルを備え、入射光がその第１の液晶
パネルの液晶層１４と第２の液晶パネルの液晶層１５を
通過して出射されるように構成され、前記第１の液晶パ
ネルは画素電極１６が形成されており、その画素電極１
６に印加された信号により前記第１の液晶パネルの液晶
層１４の液晶の配向状態を可変でき、前記第２の液晶パ
ネルはその液晶層１５と相対する面に配向膜１９を有
し、その各配向膜１９上に透明導電性薄膜１８ａ，１８
ｂが形成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は小型の液晶パネルに表示
された画像をスクリーン上に拡大投映する投写型表示装
置と、主としてその投写型表示装置に用いる２層型液晶
表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルは軽量、薄型など表示に利用
できる数多くの利点を有するため、表示デバイスとして
の研究開発が盛んである。しかし、大画面化が困難であ
るなどの問題点も多い。そこで近年、小型の液晶表示装
置の表示画像を投写レンズなどにより拡大投映し、大画
面の表示画像を得る投写型表示装置（以後、液晶投写型
テレビと呼ぶ）がにわかに注目を集めてきている。現
在、商品化されている液晶投写型テレビには、液晶の旋
光特性を利用したツイストネマティック（以後、ＴＮと
呼ぶ）液晶表示装置が用いられている。このような従来
の液晶投写型テレビおよびそれに用いる液晶表示装置と
しては、特開平２−５３０３０号公報が知られている。

【０００３】図９はその従来の投写型テレビの構成図で
ある。同図において、光源８２より発せられた光は凹面
鏡８１で反射され、次いで集光レンズ８３で集光され
る。その光はダイクロイックミラー８４ａ，８４ｂによ
って赤，緑，青の３つの光に分離され、２層構造の液晶
表示装置（以後２層型液晶表示装置と呼ぶ）９０ａ，９
０ｂ，９０ｃにそれぞれ入射する。図中のＲ，Ｇ，Ｂは
それぞれ赤色光，緑色光，青色光の光路を示している。
それぞれの液晶表示装置９０ａ，９０ｂ，９０ｃの組に
は、信号電圧が印加されることによって、表示パターン
に応じた像が形成され、これら液晶表示装置９０ａ，９
０ｂ，９０ｃ上の像を投写レンズ８８ａ，８８ｂ，８８
ｃで拡大投映し、スクリーン８９の上で合成することに
よりカラー表示が行われている。

【０００４】次に、上記した２層型液晶表示装置につい
て詳しく説明する。図８はその２層型液晶表示装置の構
成を示す断面図である。図中、７４，８５は液晶分子が
互いに逆のねじれ構造を持ったＴＮ型液晶層であり、ね
じれ角はほぼ９０°である。７３ａ，７３ｂは偏光板で
あり、一方の偏光板７３ａの偏光軸は、液晶層７４の図
中下側壁面の液晶分子長軸とほぼ平行（あるいは直角）
に配置され、他方の偏光板７３ｂの偏光軸は偏光板７３
ａの偏光軸とほぼ直交している。

【０００５】図８の下側の液晶層７４を有する液晶パネ
ル（以後、画像パネルと呼ぶ）は、映像信号に基づいて
画像を表示するための画像パネルであり、数万個以上の
画素電極７６ａ，７６ｂと各画素電極に共通の対向電極
７６ｃが、その液晶層７４を狭持するように配置されて
いる。また、画素電極７６ａ，７６ｂおよび対向電極７
６ｃ上には配向膜８０が塗布され、配向処理されて液晶
層７４の液晶を配向している。

【０００６】一方、図８の上側の液晶層７５を有する液
晶パネル（以後、位相補償パネルと呼ぶ）は、上記した
画像パネルによって生じる位相差を補償するための位相
補償パネルであり、ガラス基板７２ａ，７２ｂ上に直接
配向膜７９が塗布され、その配向膜７９に配向処理が行
われて、液晶層７５の液晶を配向させている。

【０００７】以上のように構成された２層型液晶表示装
置を、偏光板７３ａの方から光が入射するようにして、
図９の液晶投写型テレビに配置した場合について考え
る。まず、入射光は偏光板７３ａにより直線偏光とな
り、画像パネルの液晶層７４の中を伝搬する。液晶層７
４に電圧が印加されない場合、液晶層７４の液晶は図８
の左側に示すような分子配列をとり、光は液晶層７４の
中で偏光面がほぼ９０°回転されるが、伝搬特性の波長
依存のため、液晶層７４からの出射光は必ずしも直線偏
光ではなく波長によっては楕円偏光となり、また楕円偏
光の長軸方向にも波長依存性が生じている。これに対
し、位相補償パネルの液晶層７５は、その逆ねじれ構造
により、偏光面をほぼ９０°逆方向に回転させ、上記の
波長依存性を補償する。従って、液晶層７５からの出射
光は液晶層７４への入射光と等しい状態の直線偏光とな
る。偏光板７３ｂの偏光軸はこの直線偏光を遮断する方
向に配置されているため、電圧無印加の場合には、パネ
ルの透過率は波長依存性がなく十分に低いものとなる。
一方、液晶層７４に十分高い電圧が印加された場合に
は、この層の液晶分子は図８の右側に示したように、画
素電極７６ｂと対向電極７６ｃ間に垂直に配列する。こ
のため、液晶層７４では偏光状態は変化せず、入射偏光
は液晶層７５でその偏光面がほぼ９０°回転され、偏光
板７３ｂを通過する。この場合、液晶層１層の場合と同
様な波長依存性を示すが、全体の透過率が大きいのでそ
の影響は小さい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
２層型液晶表示装置およびそれを用いた液晶投写型テレ
ビでは以下のような課題があった。すなわち、第１の課
題は位相補償パネルに生じる配向乱れである。位相補償
パネルのガラス基板７２ａ，７２ｂ上には配向膜７９が
形成され、配向処理が行われて液晶層７５の液晶分子を
９０°ねじれるようにしている。そこへ外部から静電気
などが作用すると、配向乱れを生じてしまい、配向乱れ
が生じると画像パネルの位相補償ができなくなり、その
結果、光ぬけが生じることになる。特に液晶投写型テレ
ビではランプ８２のオンによって液晶パネルが加熱さ
れ、また、オフによって冷却されるというヒートサイク
ルが繰り返されるため、静電気などが位相補償パネルな
どに侵入しやすくなっている。したがって、それらに起
因する配向乱れが生じやすく、画像表示に色むらが生じ
表示品位を劣化させることになる。また、静電気は使用
時に限らず液晶表示装置製造時にも侵入することが多
い。

【０００９】また、第２の課題としては、位相補償パネ
ルによる位相補償量の課題がある。２層型液晶表示装置
では、各パネルの液晶層の膜厚を正確に一致させること
が重要であるが、液晶層は５μｍ程度と極めて薄いた
め、それらの液晶層の厚みを同一に作成することは困難
である。特に液晶パネル製造工程においては、ロットご
とに膜厚の差異が発生しやすい。このような多数のロッ
トから製造される位相補償パネルと画像パネルを用い、
最も適するように両パネルを組み合わせていくことはき
わめて困難である。位相補償パネルと画像パネルの液晶
膜厚差が０．１〜０．２μｍ異なれば本来の黒表示を実
現できず、コントラストは大幅に低下する。また、液晶
投写型テレビで３枚の液晶表示装置を用いてカラー画像
を表示する場合、１枚でもコントラストが悪い液晶表示
装置があれば、その最も悪い液晶表示装置の影響が大き
く現れ、低品位の画像表示となる。

【００１０】本発明は以上のような従来の２層型液晶表
示装置およびそれを用いた投写型表示装置の課題を考慮
し、位相補償パネルの配向乱れを防止し、位相補償量を
制御することのできる２層型液晶表示装置およびそれを
用いた投写型表示装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、光
変調を行うための第１の液晶パネルと、その第１の液晶
パネルにおけるその光変調の際に生じる位相差を補償す
るための、基板、液晶層およびその液晶層を挟持してい
る電極を有する第２の液晶パネルとを備えてなる２層型
液晶表示装置である。

【００１２】請求項１３の本発明は、１つの光源と、そ
の光源からの出射光を変調する請求項１または２に記載
の２層型液晶表示装置と、その２層型液晶表示装置で変
調された光を拡大投映する投写レンズを具備する投写型
表示装置である。

【００１３】

【作用】請求項１の２層型液晶表示装置によれば、位相
差を補償するための第２の液晶パネルに電極を有してい
るため、例えばその電極を透明電極で形成し、その透明
電極上に配向膜を形成すれば、電位が安定し、それによ
って一箇所に静電気が侵入して配向乱れを生じるという
ことを防止することができる。また、その透明電極を外
部に引出し、電位をアースとすれば、静電気に対してさ
らに強くなる。また、液晶層を狭持する２つの透明電極
間に交流信号を印加すれば、第２の液晶パネルにおける
液晶層の配向状態、すなわち、位相補償量を変化させる
ことができるため、第１の液晶パネルの位相を完全に一
致させることができる。

【００１４】請求項１３の投写型表示装置によれば、１
つの光源と、その光源からの出射光を変調する上記２層
型液晶表示装置と、上記２層型液晶表示装置で変調され
た光を拡大投映する投写レンズを備えているため、画像
を形成する２層型液晶表示装置で配向乱れが発生せず、
それにより、投映された画像について良好な黒表示がで
き、かつ良好なコントラストを得ることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１６】図１は本発明の実施例の構成を示す断面図
である。なお、以後、参照する図面については、説明に
不要な箇所は省略しており、また、図示および／または
理解を容易にするため、拡大あるいは縮小した部分があ
る。

【００１７】図１において光変調を行うための第１の液
晶パネルとしての画像パネル２３ａは、画素電極１６が
形成されたガラス基板１１ａと、対向電極２２およびブ
ラックマトリックス１７等が形成されたガラス基板１１
ｂと、両ガラス基板１１ａ，１１ｂ内に狭持された液晶
層１４とから主として構成されている。また、画素電極
１６および対向電極２２上には配向膜２０が形成されて
おり、液晶層１４の液晶分子を配向させている。なお、
本実施例に使用する画像パネル２３ａはＴＮ構造のアク
ティブマトリックス型液晶パネルである。このアクティ
ブマトリックス型液晶パネルは高コントラストを有し、
諧調性が良好である。なお、２層型液晶表示装置ではＳ
ＴＮ（super twisted nematic）を用いた方式もある
が、諧調表示が悪く、本実施例のような液晶投写型テレ
ビでは用いることができない。

【００１８】上記画像パネル２３ａにおける光変調の際
に生じる位相差を補償するための、第２の液晶パネルと
しての位相補償パネル２３ｂは、電極１８ａが形成され
たガラス基板１２ａと、電極１８ｂが形成されたガラス
基板１２ｂと、両ガラス基板１２ａ，１２ｂ間に狭持さ
れた液晶層１５から主として構成されている。また、ガ
ラス基板１２ａ，１２ｂ上には配向膜１９が形成されて
おり、液晶層１５の液晶を配向させている。

【００１９】上記電極１８ａ，１８ｂは平面図で図示す
ると図２のように格子状に形成されている。図中２１は
開口部（開口）であり、その開口部２１は画像パネル２
３ａにおける画素電極１６の形成位置と対応するよう
に、すなわち、画素電極１６からの出射光を妨害しない
ように形成されていることが好ましい。また、その電極
１８ａおよび１８ｂはＩＴＯ（indium-tin-oxide）から
形成される透明導電性薄膜であり、そのＩＴＯとは、酸
化スズ単体、酸化インジウム単体、前記物質の化合物お
よび混合物を示すものである。ＩＴＯの屈折率は１．８
〜２．０が一般的である。そして屈折率が異なる物質を
接した部分に、入射した光の一部は反射される。このよ
うな反射率Ｒは、媒質Ａの屈折率をｎ₁、媒質Ｂの屈折
率をｎ₂とすれば次式で示される。

【００２０】

【数１】

【００２１】今、ＩＴＯの屈折率を２．０とし、ガラス
の屈折率を１．５とし、配向膜および液晶の屈折率も
１．５とすれば、ＩＴＯとガラス基板間の反射率Ｒ₁は
（数１）により２．０％となり、ＩＴＯと配向膜間の反
射率Ｒ₂は２．０％となる。したがって、１層のＩＴＯ
での場合の反射率Ｒは、Ｒ＝Ｒ₁＋Ｒ₂＝４％となり、液
晶層１５に対しては２層のＩＴＯ膜が形成されるため、
全体の反射率は２Ｒ＝８％となる。つまり位相補償パネ
ル２３ｂにＩＴＯ膜を形成することにより、１０％弱の
光損失を起こすことになる。そして、このような反射
は、画像パネル２３ａの光変調層と近い領域で発生する
ため、反射によるハレーションが発生すると画像品位の
低下を起こしやすい。

【００２２】そのような画像品位の低下を防ぐため、本
実施例では、図２に示すように、位相補償パネル２３ｂ
の電極１８ａ，１８ｂにおける画素電極１６に対応する
領域を開口させ、それにより前述の反射を低減させてい
る。電極１８ａ，１８ｂは静電気の侵入による配向乱れ
を防止するためのものであり、電極１８ａと１８ｂは、
図３に示すように、導電物３１を用いて電気的に短絡し
ておく方が好ましく、接続箇所は図４に示すように２箇
所以上設けることが好ましい。なお、その導電物として
は、銀ペーストなどの導電ペースト、導電接着剤、カー
ボン等が挙げられる。

【００２３】以上のように導電物を用いて電極１８ａ、
１８ｂ間を短絡するように構成することにより、電極１
８ａと１８ｂは常時同電位とすることができ、それによ
り静電気などに起因する配向乱れは極めて少なくなる。
さらには図３に示すＡ点とアースを接続し、電極１８
ａ，１８ｂを固定電位とすれば、配向乱れを全く発生し
ないようにすることもできる。

【００２４】また、電極１８ａと電極１８ｂを独立した
別個の電極端子として外部に引き出し、各電極に交流電
圧を印加できるように構成することもできる。すなわ
ち、従来の液晶表示装置では画像パネル２３ａと位相補
償パネル２３ｂの位相を完全に一致させることは困難で
あったが、本実施例のごとく、位相補償パネル２３ｂに
交流信号を印加して位相差を調整できるようにすれば、
両パネル２３ａ，２３ｂ間の位相差を極めて小さくする
ことができ、良好な黒表示を実現できる。位相補償パネ
ル２３ｂの液晶層１５の膜厚は、画像パネル２３ａの液
晶層１４の膜厚よりも多少厚めとなるようにしておく。
つまり、液晶層１５については予め、液晶層１４よりも
位相が大きくなるようにしておき、交流信号を液晶層１
５に印加することにより、液晶層１５の位相を小さくし
ていき、最終的に両パネル２３ａ，２３ｂの位相差を零
にすることによって位相差を調整する。

【００２５】また、電極１８ａおよび１８ｂを格子状に
しているのは、できるだけ画素開口部での反射を低減さ
せ、透過率を向上させるためである。ただし、多少ずれ
ていてもよい。それは本実施例の２層型液晶表示装置を
液晶投写型テレビに用いる場合、入射光は狭指向性では
なく±７度程度の一定の広がり角をもつ光が入射するた
めである。

【００２６】さらに、画像パネル２３ａのガラス基板１
１ａと位相補償パネル２３ｂのガラス基板１２ａとの間
は反射防止膜を形成するか、ガラス基板１１ａ，１２ａ
と同等の屈折率を有する接着剤等で貼り合わせておくこ
とが好ましい。その理由は、空気の屈折率は１．０、ガ
ラス基板の屈折率は１．５強であるから屈折率差により
光が反射するからである。

【００２７】次に、本実施例の２層型液晶表示装置の動
作について説明する。入射光は画像パネル２３ａの偏光
板１３ａにより直線偏光となり、液晶層１４中を伝搬す
る。液晶層１４に電圧が印加されない場合、光は液晶層
１４中で偏光面がほぼ９０°回転させるが、伝搬特性の
波長依存性のため、液晶層１４からの出射光は波長によ
っては楕円偏光となる。位相補償パネルの液晶層１５は
画像パネル２３ａの液晶層１４の液晶分子と逆ねじれ構
造を持つため、偏光面をほぼ９０°逆方向に回転させ、
上記画像パネル２３ａにおいて生じる波長依存性を補償
する。したがって、位相補償パネル２３ｂの液晶層１５
からの出射光は、液晶層１４への入射光と等しい状態の
直線偏光となり、さらに、偏光板１３ｂの偏光軸はこの
直線偏光を遮断する方向に配置されているため、良好な
黒表示を実現できる。

【００２８】一方、液晶層１４に十分高い電圧が印加さ
れた場合には、この層の液晶分子は画素電極１６と対向
電極２２間に垂直に配列するため、液晶装置１４では偏
光状態は変化せず、入射光は液晶層１５でその偏光面が
ほぼ９０°回転され、偏光板１３ｂを通過する。

【００２９】このような動作中に、外部から静電気が印
加されると、電極１８ａと電極１８ｂが短絡されていれ
ば、液晶装置１５を挟持している電極１８ａ，１８ｂ間
は同電位となり、液晶層１５に配向乱れが生じることを
防止することができる。また、電極１８ａ，１８ｂがア
ースされている場合では、配向乱れを完全に防止するこ
とができる。

【００３０】また、液晶層１５に上述した電極端子を介
して交流信号を印加することにより画像パネル２３ａに
対して波長依存性の補償を行うことも可能となる。特に
２層型液晶表示装置を液晶投写型テレビに用いる場合、
各液晶表示装置で光変調する波長は青，緑，赤というよ
うにそれぞれ異なっている。したがって、波長依存の補
償が必要となる場合がある。このような波長依存性の補
償は、液晶層１５と液晶層１４の位相が完全に一致して
おれば理論的には全く問題がないはずである。ところ
が、現実には前述したように、位相を完全に合わすこと
は困難であるため、、本実施例のごとく波長依存性を補
償するための、交流信号を印加するという制御がきわめ
て有効となり、位相差を調整することにより、画質がよ
り良好となる場合が多い。

【００３１】次に本発明の２層型液晶表示装置の他の実
施例を以下に説明する。なお、以下に説明する他の実施
例においても、位相補償パネルの液晶層を狭持する２つ
の電極を電気的に接続する構成、所定電位にする構成、
交流信号を印加して位相を調整する構成、画像パネルと
位相補償パネル間に反射防止膜を形成する構成あるいは
両パネルを貼り合わせる構成については上記した実施例
と同じ構成を有するため、その説明は省略する。

【００３２】図６の（ａ）は、２層型液晶表示装置の他
の実施例を示す断面図である。なお、同図において画像
パネルについては、前述した実施例と同じ構成であるた
め、図および説明を省略し、位相補償パネルの構成につ
いて説明する。

【００３３】同図において、６１，６２は透明電極であ
る。詳しくは、透明電極であるＩＴＯ（第１の透明導電
性薄膜）の両側に薄膜（第１の薄膜および第２の薄膜）
が形成されて反射防止膜構造となっているものである。
このように３層に形成された電極を以後、３層反射防止
電極と呼ぶ。同図に示す透明電極６１，６２は、図１に
示す電極１８ａ，１８ｂに相当するものであるが、反射
防止構造を採用しているため、図２に示すような開口部
２１は形成されていない。

【００３４】６１ｂ，６２ｂは電極となるＩＴＯ膜であ
る。そのＩＴＯ膜の膜厚は、光学的膜厚がλ／２となる
ようにする。例えば入射する光のピーク波長λが５５０
ｎｍであれば膜厚ｄ＝１３７５Å前後である。そしてそ
のＩＴＯ膜の膜厚はλに対応して形成される。６１ａ，
６２ａおよび６１ｃ，６２ｃはガラス基板１２ａ，１２
ｂの屈折率と、ＩＴＯ膜６１ｂ，６２ｂの屈折率との間
の屈折率を持つ物質からなる薄膜であり、それらの薄膜
６１ａ，６２ａおよび６１ｃ，６２ｃは同一の物質で同
一の膜厚に形成することが好ましい。上記薄膜の光学的
膜厚ｄは、ｎｄ＝λ／４から与えられる。なお、ｎは屈
折率である。

【００３５】また、薄膜６１ａ，６２ａ，６１ｃ，６２
ｃの材料としては、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸
化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、一酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化タングステン
（ＷＯ₃）、弗化セリウム（ＣｅＦ₃）、弗化鉛（ＰｂＦ
₂）が例示される。中でも、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＣｅＦ₃
は物質の安定性、光透過性、膜の均一性等の点から好ま
しい。また、ＳｉＯ（ｎ＝１．７）は広い可視光の範囲
で反射率を極めて小さくできる。

【００３６】光のピーク波長λが５５０ｎｍとすると、
上記薄膜６１ａ，６２ａ，６１ｃ，６２ｃにＡｌ₂Ｏ
₃（ｎ＝１．６３）を用いたとき形成する膜厚はｄ＝７
００Å〜１０００Åの範囲、ＩＴＯ膜（ｎ≒２．０）６
１ｂ，６２ｂの膜厚は１１５０Å〜１６００Åの範囲と
すればよい。ＩＴＯ膜６１ｂ，６２ｂは１０００Å以上
であれば２００度以上で蒸着もしくはスパッタで形成す
ることにより必要十分な抵抗値が得られる。なお、薄膜
６１ａ，６２ａ，６１ｃ，６２ｃがＹ₂Ｏ₃（ｎ＝１．７
８）の場合はｄ＝６５０Å〜９００Åとすればよい。

【００３７】上記の条件を検討した結果では、ＩＴＯ膜
の屈折率ｎが２．０前後の場合は、薄膜６１ａ，６２
ａ，６１ｃ、６２ｃとしてＹ₂Ｏ₃を用いる方が、可視光
のほぼ全域にわたり反射率を極めて小さくすることがで
き、ＩＴＯ膜の屈折率ｎが１．９よりも小さい場合は、
薄膜６１ａ，６２ａ，６１ｃ、６２ｃとしてＡｌ₂Ｏ₃を
用いる方が可視光の範囲で反射率を極めて小さくするこ
とができる。

【００３８】以上のように、３層反射防止電極６１，６
２を形成することにより、光の反射率を大幅に低減で
き、変調する光の帯域が比較的狭い場合は、その反射率
はピーク波長で０．１％以下を実現することができる。
当然のことながら透明電極６１と６２間に交流信号を印
加するときは、電圧が印加できるような構成にする。

【００３９】図６の（ａ）では透明電極６１，６２を３
層構造の反射防止膜としたが、２層構造の反射防止膜と
することもできる。以下、その２層構造の反射防止電極
について図６の（ｂ）を用いて説明する。

【００４０】図６の（ｂ）において、２層構造の反射防
止電極は、ガラス基板１２ａ，１２ｂ上に薄膜（第３の
薄膜）６３ａ，６４ａを形成し、その上にＩＴＯ膜（第
２の透明導電性薄膜）６３ｂ、６４ｂを形成した構造で
あり、そのＩＴＯ膜６３ｂ，６４ｂの膜厚は、光学的膜
厚がλ／２となるようにする。例えばλが５５０ｎｍで
あればｄ＝１３７５Å前後である。そのＩＴＯ膜および
膜厚は入射光のピーク波長λに対応して形成される。ま
た、薄膜の屈折率は１．５０以上１．７０以下にするこ
とが好ましく、ガラス基板の屈折率と液晶層１５の屈折
率間の屈折率の物質を用いることが好ましい。この意味
からも薄膜６３ａ，６４ａの屈折率は１．５２以上１．
６５以下が好ましい。この範囲の屈折率を示す物質とし
ては酸化アルミニウムＡｌ₂Ｏ₃（ｎ≒１．６３）、一酸
化シリコンＳｉＯ（ｎ≒１．６５）、弗化セリウムＣ_e
Ｆ₃（ｎ≒１．６３）、弗化ランタンＬａＦ₃（ｎ≒１．
５５）、弗化ネオジウムＮｄＦ₃（ｎ≒１．５５）があ
る。少し屈折率が高いが酸化タングステンＷＯ₃（ｎ≒
１．６８）も使用可能である。

【００４１】λを５５０ｎｍとすると、薄膜６３ａ、６
４ａにＡｌ₂Ｏ₃（ｎ≒１．６３）を用いたとき形成する
膜厚はｄ＝７００Å〜１０００Åの範囲、ＩＴＯ膜（ｎ
≒２．０）の膜厚は１１５０Å〜１６００Åの範囲とす
ればよい。ＩＴＯ膜は１０００Å以上であれば２００度
以上で蒸着もしくはスパッタで形成することにより必要
十分な抵抗値が得られる。

【００４２】さらに簡単な反射防止構造とするには、図
６の（ｂ）における薄膜６３ａ，６４ｂを除去した構成
にすることである。つまりガラス基板１２ａ，１２ｂ上
にＩＴＯ膜を光学的膜厚がλ／２となるように形成する
ことである。この場合、入射光の帯域が広い場合は良好
な低反射率を実現することはできないが、液晶投写型テ
レビのように各液晶表示装置が受け持つ光の帯域が狭い
場合は実用上十分な反射率を実現できる。

【００４３】また、最適な低反射率の透明電極を形成す
る方法として図７の（ａ）および（ｂ）に示す等価膜形
成技術がある。その等価膜は４層以上の薄膜の構成とな
りコストは増大するが、極めて良好な反射防止膜を実現
することができる。

【００４４】図７は、画像パネルのガラス基板１１ａ
と、位相補償パネルのガラス基板１２ａと、空気との界
面で生じる反射を防止する方法として、両ガラス基板間
を透明結合体を用いて光学的に結合する構成を示したも
のであり、同図の（ａ）は、液晶表示装置をホルダー６
７に組み込んだ状態を示す平面図であり、同図の（ｂ）
はその断面図である。

【００４５】両図において、画像パネルはホルダー６７
に嵌め込まれ、留め具６６ａで固定されている。一方、
位相補償パネルは円環状の留め具６６ｂに据え付けら
れ、留め具６６ｃにより固定されているが、ホルダー６
７に挿入された状態で、回転可能なように配置されてい
る。なお、６６ｄは脱落防止のための留め具である。６
５は透明結合体としてのオプティカルカップリング剤で
あり、具体的には、エチレングリコールなどの液体、ゲ
ル状のシリコーン樹脂が例示される。オプティカルカッ
プリング剤６５の充填により、ガラス基板１１ａと１２
ａは光学的に結合され、反射光がなくなり透過率が向上
する。また、ガラス基板１１ａ，１２ａ内のハレーショ
ンも低減する。なお、１１ｂは画像パネルの対向基板、
１２ｂは位相補償パネルの対向基板である。

【００４６】上記留め具６６ｃはホルダー６７内で回転
可能なように構成されているため、図示しない画像パネ
ル側の偏光板と、図示しない位相補償パネル側の偏光板
との偏光軸の角度を可変できるように構成している。こ
れは、両パネル間の位相差を完全補償するため、偏光軸
角度を調整して補償することを目的としている。

【００４７】次に、本発明の２層型液晶表示装置を用い
た液晶投写型テレビについて説明する。その液晶投写型
テレビの構成は、図９に示した従来の液晶投写型テレビ
の液晶表示装置９０ａ，９０ｂ，９０ｃを、本実施例の
２層型液晶表示装置に置き換えることによって実現する
ことができ、それによって、配向乱れが発生せず、良好
な黒表示を実現することができる。また、図９では２層
型液晶表示装置を３枚用いているが、本実施例の液晶投
写型テレビではそれに限定されることはなく、例えば、
一光路（Ｒ，Ｇ，Ｂのうちのいずれか）のみに用いても
よい。その理由は、液晶表示装置については、特に青色
光の変調を行うときに良好なコントラストを得ることが
できない性質があるため、それを改善する目的でその青
色光の光路のみに本実施例の液晶表示装置を配置しても
画質が向上させることができるからである。

【００４８】また、図９に示す液晶投写型テレビは３枚
の２層型液晶表示装置を用いる構成例であるが、本実施
例の２層型液晶表示装置１枚でもカラー表示を行うこと
ができる。具体的には、その２層型液晶表示装置の画像
パネルにカラーフィルタを取り付けて画像を拡大投写す
ればよい。この場合は、色分離光学系が不必要となり装
置の小型化を実現することができる。

【００４９】これに対し、色分離、色合成光学系を配置
し、投写レンズを１本にしてカラー表示を得る方法もあ
る。図５はその液晶投写型テレビの構成を示したもので
ある。同図において５８ａ，５８ｂ，５８ｃは位相補償
パネル、５７ａ，５７ｂ，５７ｃは画像パネルである。
同図では光の入射側に画像パネルを配置し、出射側に位
相補償パネルを配置した構成となっているが、この関係
は逆であってもよい。

【００５０】以下、その構成を詳しく説明する。図５に
おいて５１は発光源であるメタルハライドランプ、５２
は紫外線および赤外線カットミラー（以後、ＵＶＩＲカ
ットミラーと呼ぶ）、５３はスクリーン、５４は投映レ
ンズ、５５ａ，５５ｂは全反射ミラー、５６ａ、５６
ｂ、５６ｃ、５６ｄはメタルハライドランプ５１の出射
光のうち特定領域の波長の光を反射または透過させる機
能を有するミラー（以後、ダイクロイックミラーと呼
ぶ）、５７ａ，５７ｂ，５７ｃは画像パネル、５８ａ，
５８ｂ，５８ｃは位相補償パネルである。

【００５１】ここでは説明を簡単にするため、画像パネ
ル５７ｂをスクリーン５３に表示される映像のうち緑色
の画像を表示するパネル（記号Ｇ）、画像パネル５７ａ
を赤色の映像を表示するパネル（記号Ｒ）、画像パネル
５７ｃを青色の映像を表示するパネル（記号Ｂ）とす
る。したがって、各ダイクロイックミラー５６ａ，５６
ｂを透過および反射する波長は、ダイクロイックミラー
５６ａについては赤色領域の波長の光（以下、Ｒ光と記
す）を反射し、緑色領域の光（以下、Ｇ光と記す）と青
色領域の波長（以下、Ｂ光と記す）を透過させる。ま
た、ダイクロイックミラー５６ｂについてはＧ光を反射
し、Ｂ光を透過させる。また、ダイクロイックミラー５
６ｄについては、Ｇ光、Ｒ光およびＢ光を合成させるも
のとする。

【００５２】次に上述した液晶投写型テレビの動作につ
いて説明する。メタルハライドランプ５１から出射され
た光は、ＵＶＩＲカットミラー５２により紫外線領域お
よび赤外線領域の波長の領域の光がカットされる。そし
て紫外線および赤外線がカットされた光は、ダイクロイ
ックミラー５６ａ，５６ｂによってＲ光、Ｇ光、Ｂ光の
３つの波長領域に分離され、そのＲ光は画像パネル５７
ａに、Ｇ光は画像パネル５７ｂに、Ｂ光は画像パネル５
７ｃにそれぞれ入射する。次いで各液晶パネルはそれぞ
れの液晶の配向を変化させることにより光を旋光させ、
光を変調させる。このようにして変調されたＲ光、Ｇ
光、Ｂ光をダイクロイックミラー５６ｃ，５６ｄにより
合成して得られた画像を、投映レンズ５４によってスク
リーン５３に投映する。

【００５３】以上説明したように、本発明の２層型液晶
表示装置は、従来の課題を解決するため、２層型液晶表
示装置における位相補償パネルの液晶層と接する面側に
透明電極を形成し、その電極上に配向膜を形成して液晶
層の液晶を配向させている。

【００５４】また、上述の透明電極は、光の反射率を低
減させるために、一部の領域を取り除いた開口部を形成
するか、もしくはその透明電極の両側に所定の光学膜厚
の薄膜を形成して反射防止膜としている。そして、その
透明電極の一端をパネル外部に引き出し、外部電極に固
定あるいは交流信号を印加できるように構成し、液晶層
の配向状態を制御できるようにすることが好ましい。

【００５５】また、本発明の投写型表示装置は、本発明
の２層型液晶表示装置を用いて構成したものであり、１
つの２層型液晶表示装置にカラーフィルタを取り付け、
その２層型液晶表示装置の画像を拡大投写するテレビ、
もしくは、１つの光源の出射光をダイクロイックミラー
を用いて赤、緑、青の３原色に分割し、３つの２層型液
晶表示装置に導いて変調を行い、スクリーンに合成して
カラー表示を行う表示装置に利用することができる。

【００５６】また、本発明の２層型液晶表示装置は、上
述のような表示装置に限らず、液晶パネルを介して画像
を投写する構成のすべての装置を適用されうる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
請求項１の本発明では、位相補償パネルに透明電極を形
成し、その透明電極上に配向膜を形成して、その透明電
極を所定電位に固定しているため、静電気などによる配
向乱れが発生しない。したがって、白ぬけ表示が発生せ
ず、均一性の良い画像表示が行えるという長所を有す
る。

【００５８】また、請求項３の本発明では、その透明電
極には反射防止構造を採用、または開口部を形成してい
るため、光透過率を低減させることもなく、ハレーショ
ンの発生も防止することができるという長所を有する。

【００５９】また、請求項４の本発明では、位相補償パ
ネルと液晶パネル間を光学的に結合しているため、入射
光の損失も防止することができるという長所を有する。

【００６０】また、請求項１２の本発明では、その位相
補償パネルに交流信号を印加し、液晶層の配向状態を可
変することによって位相補償量を可変できるため、画像
パネルとの位相差をなくすることができ、良好な黒表示
を行えるという長所を有する。

【００６１】また、請求項１３の本発明では、光源から
の出射光を変調する部分に本発明の２層型液晶表示装置
を採用しているため、配向乱れが発生せず、それによ
り、投写された画像について良好な黒表示ができ、良好
なコントラストを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る２層型液晶表示装置の構
成を示す要部断面図である。

【図２】図１に示す電極構造を示す部分平面図である。

【図３】図１に示す電極構造を示す要部拡大断面図であ
る。

【図４】図１に示す電極の接続箇所を示す斜視図であ
る。

【図５】本発明の実施例に係る投写型表示装置の構成を
示す斜視図である。

【図６】本発明の２層型液晶表示装置の他の実施例を示
す要部断面図である。

【図７】本発明の２層型液晶表示装置のさらに他の実施
例を示す説明図である。

【図８】従来の２層型液晶表示装置の構成図である。

【図９】従来の液晶投写型テレビの構成を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１１ａ,１１ｂ,１２ａ,１２ｂガラス基板１３ａ,１３ｂ偏光板１４,１５液晶層１６画素電極１７ブラックマトリックス１８ａ,１８ｂ電極１９,２０配向膜２１開口部（開口）２２対向電極２３ａ画像パネル（第１のパネル）２３ｂ位相補償パネル（第２のパネル）３１導電物５１メタルハライドランプ５２ＵＶＩＲカットミラー５３スクリーン５４投映レンズ５５ａ,５５ｂ全反射ミラー５６ａ,５６ｂ,５６ｃ,５６ｄダイクロイックミラー５７ａ,５７ｂ,５７ｃ画像パネル５８ａ,５８ｂ,５８ｃ位相補償パネル６１，６２，６３，６４透明電極６５オプティカルカップリング剤（透明結合体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光変調を行うための第１の液晶パネル
と、その第１の液晶パネルにおけるその光変調の際に生
じる位相差を補償するための、基板、液晶層およびその
液晶層を挟持している電極を有する第２の液晶パネルと
を備えてなることを特徴とする２層型液晶表示装置。
【請求項２】ツイストネマティック液晶分子のねじれ
が互いに逆方向となるように近接配置された第１の液晶
パネルと第２の液晶パネルを備え、入射光がその第１の
液晶パネルの液晶層と第２の液晶パネルの液晶層を通過
して出射されるように構成され、前記第１の液晶パネル
は画素電極が形成されており、その画素電極に印加され
た信号により前記第１の液晶パネルの液晶層の液晶の配
向状態を可変でき、前記第２の液晶パネルはその液晶層
と相対する面に配向膜を有し、その各配向膜上に透明導
電性薄膜が形成されていることを特徴とする２層型液晶
表示装置。
【請求項３】透明導電性薄膜は、入射光反射防止機能
を有する、または前記画素電極と相対する領域に開口を
設けたことを特徴とする請求項２に記載の２層型液晶表
示装置。
【請求項４】第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネ
ルとが透明結合体により光学的に結合されていることを
特徴とする請求項１又は２に記載の２層型液晶表示装
置。
【請求項５】第２の液晶パネルの前記各透明導電性薄
膜が電気的に接続されていることを特徴とする請求項１
又は２に記載の２層型液晶表示装置。
【請求項６】透明導電性薄膜の電位が所定電位に固定
できることを特徴とする請求項１又は２に記載の２層型
液晶表示装置。
【請求項７】透明導電性薄膜は、第１の薄膜と第１の
透明導電性薄膜と第２の薄膜が順次積層されて構成さ
れ、前記第１の薄膜と前記第２の薄膜の屈折率は、前記
第２の液晶パネルの基板の屈折率と前記第１の透明導電
性薄膜の屈折率との間の屈折率であり、前記第１および
第２の薄膜の光学的膜厚は略λ／４（λは液晶パネルに
入射する光のピーク波長）であり、前記第１の透明導電
性薄膜の光学的膜厚は略λ／２であることを特徴とする
請求項２に記載の２層型液晶表示装置。
【請求項８】透明導電性薄膜は、第３の薄膜と第２の
透明導電性薄膜が順次積層されて構成され、前記第３の
薄膜の屈折率は１．５０以上１．７０以下であり、かつ
前記第３の薄膜の光学的膜厚は略λ／４（λは液晶パネ
ルに入射する光のピーク波長）であり、前記第２の透明
導電性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に記載の２層型液晶表示装置。
【請求項９】第１および第２の薄膜は酸化アルミニウ
ム、酸化イットリウム、一酸化シリコン、酸化マグネシ
ウム、酸化タングステン、弗化セリウム、弗化鉛のうち
いずれかを用いていることを特徴とする請求項７記載の
２層型液晶表示装置。
【請求項１０】第３の薄膜は酸化アルミニウム、一酸
化シリコン、酸化タングステン、弗化セリウム、弗化ラ
ンタン、弗化ネオジムのうちいずれかを用いていること
を特徴とする請求項８記載の２層型液晶表示装置。
【請求項１１】第１の液晶パネルと第２の液晶パネル
の位置関係を可変できることを特徴とする請求項４記載
の２層型液晶表示装置。
【請求項１２】第２の液晶パネルの前記透明導電性薄
膜には交流信号を印加でき、液晶分子の配向状態を可変
できることを特徴とする請求項２又は３に記載の２層型
液晶表示装置。
【請求項１３】１つの光源と、その光源からの出射光
を変調する請求項１または２に記載の２層型液晶表示装
置と、その２層型液晶表示装置で変調された光を拡大投
映する投写レンズを具備することを特徴とする投写型表
示装置。
【請求項１４】１つの光源と、その光源からの出射光
を複数色の色に分離する色分離光学系部と、その色分離
光学系部で分離された光の光路のうち少なくとも１つの
光路に配置された請求項１または２に記載の２層型液晶
表示装置と、その２層型液晶表示装置で変調された光を
拡大投映する投写レンズを具備することを特徴とする投
写型表示装置。
【請求項１５】色分離光学系部は赤、緑、青の３原色
に分離することを特徴とする請求項１４に記載の投写型
表示装置。
【請求項１６】青色光を変調する液晶表示装置の光学
像と、赤色光を変調する液晶表示装置の光学像と、緑色
光を変調する液晶表示層の光学像がスクリーンの同一位
置に重ね合わせて投映されることを特徴とする請求項１
４に記載の投写型表示装置。