JPH0961779A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光散乱特性が高く、駆動電圧が低く、視野角
が広く、応答速度も速い液晶表示素子を具備する、スク
リーンが置かれた環境の下でより見易い表示画像を得る
ことができる液晶表示装置を提供すること。 【解決手段】 光源光学系と液晶表示素子との間に配置
される第１の絞り手段と、液晶表示素子と投射光学系と
の間に配置される第２の絞り手段と、スクリーンの明る
さに基づいて、第１及び／又は第２絞り手段の集光角を
調整する制御手段とを具備する液晶表示装置において、
前記液晶表示素子を構成する一対の基板の少なくとも一
方の電極は、最も広い部分の幅を５０μｍ以下とする導
電体部と最も広い部分の幅を５０μｍ以下とする非導電
体部を有し、一方の電極の導電体部と他方の電極の非導
電体部が対向しており、かつ非導電体部の最も狭い部分
の幅をＳとし、一対の基板間の間隔をＤとしたとき、 Ｓ／２Ｄ≧ｔａｎ（π／９） の関係を満すことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像信号に基づい
て画像処理を行う液晶表示装置に係り、特に、光源光を
液晶表示素子を介してスクリーン上に投射する液晶表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、プラズマ発光パネルや液晶パネル
がＣＲＴ表示装置に代わる小型で軽量な平面表示装置と
して注目されている。この平面表示装置は、表示動作に
おいて自ら光を放つ自発光型のものと、表示動作におい
て独立した光源から入射する光の透過率を制御する透過
率制御型のものとにほぼ分類できる。例えば、プラズマ
発光パネルは自発光型に属し、液晶パネルは透過率制御
型に属する。

【０００３】この中で特に液晶パネルは次世代の表示装
置の本命として考えられ、その技術開発が様々な実用分
野で進められている。一般的な液晶パネルは、液晶デバ
イスハンドブックで紹介されているツイステッドネマテ
ィック型に代表されるように、偏光板を使用して線偏光
された光を複屈折性または旋光性を示す液晶層に入射さ
せることを特徴とする。しかし、こうした液晶パネル
は、光源から得られる光量が偏光板を通過する際に１／
２に低下するという欠点を有する。

【０００４】最近では、上述した偏光板を必要としない
液晶パネルが開発されている。この液晶パネルは、液晶
材料が高分子樹脂中に分散される高分子分散型、又は微
粒子が液晶材料中に分散される微粒子分散型の液晶層を
透明な１対の電極基板間に有し、この液晶層に入射した
光線の空間的な伝搬方向を変調させる散乱型変調素子と
して機能する。この場合、光源光の利用効率は、偏光板
を用いた装置よりも向上される。

【０００５】高分子分散型液晶は、例えば電圧が印加さ
れない電極間の画素領域において入射光線を散乱させる
乳白色の光散乱状態に設定され、電圧が印加される電極
間の画素領域において、入射光線が散乱しにくい透明な
光透過状態に設定される。このため、各画素領域の散乱
性がその透過光および反射光の強度を映像信号に応じて
変化するよう制御され、これら透過光および反射光のい
ずれか一方が投射光学系によりスクリーンに導かれる。

【０００６】高分子分散型液晶は、そのポリマーの形状
やポリマーと液晶層との混合比に制約がある。また外部
から印加した電圧は、ポリマーと液晶層とに分圧される
ため、液晶には印加電圧の一部しか印加されない。この
ため、充分に低い駆動電圧で高い応答速度が要求される
駆動特性を満足させようとすると、充分な光散乱特性が
得られないのが実状である。

【０００７】また、これらの方式においても、光散乱状
態と光透過状態とで液晶の分子配列が著しく異なるた
め、電気光学特性にヒステリシスが生じてしまう。これ
に対し、光散乱状態における液晶分子配列をある程度制
御（例えば、カプセル内面における液晶分子配列を制御
するためにポリマーに疎水性の物質を混合する等）し、
前記ヒステリシスを軽減させることも可能であるが、こ
のことは同時に光散乱を弱めることになり、実用的では
ない。

【０００８】前述したように、従来の液晶表示素子は透
過率が低く、狭い視角依存性を有し、高い駆動電圧を要
し、かつ応答速度も遅いといった問題を有していた。

【０００９】このような問題を解決するために、各画素
において実効的に一様な分子配列とすることにより光透
過状態を実現し、また、２種以上の電界方向をもって、
屈折レンズ効果や回折格子効果を得ることにより、光散
乱状態を実現する方式の液晶表示素子が提案されてい
る。ここで、屈折レンズ効果とは、液晶層厚方向に液晶
分子が連続的に傾きを変え、液晶層の屈折率が連続的に
変化することにより入射した光を屈折させる効果を言
う。また、回折格子効果とは、液晶分子の異常光屈折率
ｎe と常光屈折率ｎo とが液晶平面において、規則的に
交互に出現することにより、液晶層に回折格子が形成さ
れ、その結果平行光が散乱する効果をいう。

【００１０】本発明者らは、このような原理に基づく新
規な液晶表示素子の提案を特願平３−１７２９３５号に
おいて行っている。また特願平６−２９８４９６号は、
前記提案に係る液晶表示素子の諸特性をさらに向上させ
るものである。前記提案の液晶表示素子も、透過光およ
び散乱光のいずれか一方が投射光学系によりスクリーン
に導かれ、投射型液晶表示装置として応用できる。

【００１１】図２７は、従来の投射型液晶表示装置の構
成を概略的に示す図である。図２７において、光源部４
０１は、光源となるランプ４０２およびこの光源から光
を集束させて平行光線にするコリメータ光学系４０３を
有する。液晶表示素子４０４は、コリメータ光学系４０
３から入射する平行光線の空間的な伝搬方向を２次元的
に変調するものである。駆動回路４１０は、映像信号に
応じて液晶表示素子４０４を駆動するために用いられ
る。投射光学系４０６はある一定の角度範囲において液
晶表示素子４０４の透過光を取り出す絞りユニット４０
５を有し、取り出された透過光をスクリーン４０７に投
射する。これにより、画像が映像信号に対応する光強度
分布でスクリーン４０７上に表示される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、表示画像の
コントラスト比および明るさは、液晶表示素子４０４か
ら出射される光のうちで表示に使用される光線の角度分
布に依存する。コントラスト比はこの角度分布が小さい
ほど向上し、明るさはこの角度分布が大きいほど向上す
る。絞りユニット４０５の集光角は、このような相反す
る関係にある表示画像のコントラスト比および明るさが
使用者によって指定された部屋の明るさに対して最適と
なるような光線の角度分布を得るために調整される。し
かし、従来の投射型表示装置では、最適化を行っても、
見易い表示画像が得られないことがあった。

【００１３】本発明は、投写型液晶表示装置において、
液晶表示素子としては特願平６−１７２９３５号および
特願平６−２９８４９６号で提案したものを用い、上述
した技術課題に鑑みなされたものである。

【００１４】即ち、本発明の目的は、光散乱特性が高
く、駆動電圧が低く、視野角が広く、応答速度も速い液
晶表示素子を具備する、スクリーンが置かれた環境の下
でより見易い表示画像を得ることができる液晶表示装置
を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源光学系
と、この光源光学系から出射された光の空間的な伝搬方
向を２次元領域で変調する液晶表示素子と、この液晶表
示素子からの変調光を画像としてスクリーンに投射する
投射光学系と、前記光源光学系と前記液晶表示素子との
間に配置され、前記光源光学系から前記液晶表示素子に
入射する光束を制限する第１の絞り手段と、前記液晶表
示素子と前記投射光学系との間に配置され、前記液晶表
示素子から前記投射光学系に入射する変調光の光束を制
限する第２の絞り手段と、絞り調節モードにおいて前記
液晶表示素子に所定条件で変調光を生成させ、前記所定
条件で生成される変調光がスクリーンに投射された状態
で得られるスクリーンの明るさに基づいて、表示画像の
コントラスト比を最大とする最適値に前記第１および第
２絞り手段のうちの少なくとも一方の集光角を調整する
制御手段とを具備する液晶表示装置において、前記液晶
表示素子は、対向配置され、それぞれの対向面に電極が
形成された一対の基板と、これら基板間に挟持されたネ
マティック液晶組成物からなる液晶層とを備え、前記一
対の基板の少なくとも一方の電極は、１画素毎に最も広
い部分の幅を５０μｍ以下とする導電体部と最も広い部
分の幅を５０μｍ以下とする非導電体部からなる領域を
有し、少なくとも１画素毎に画素内の一部の領域におい
て、一方の電極の導電体部と他方の電極の非導電体部が
対向しており、かつ前記非導電体部の最も狭い部分の幅
をＳとし、前記対向配置された一対の基板間の間隔をＤ
としたとき、 Ｓ／２Ｄ≧ｔａｎ（π／９） の関係が満たすことを特徴とする液晶表示装置を提供す
る。

【００１６】上記液晶表示装置において、以下の態様が
可能である。

【００１７】（１）前記制御手段は、第１および第２絞
り手段の集光角を略一致させる制御を行うように構成さ
れていることを特徴とする液晶表示装置。

【００１８】（２）前記制御手段は、前記スクリーン上
の表示輝度を測定する測定手段を含むことを特徴とする
液晶表示装置。

【００１９】（３）前記制御手段は、前記所定条件とし
て少なくとも２種類の異なる光強度Ｉを設定する設定手
段を含むことを特徴とする液晶表示装置。

【００２０】（４）前記制御手段は、前記設定手段によ
って設定された少なくとも２種類の光強度Ｉと、これら
光強度Ｉで生成された変調光がスクリーンに投射された
ときに前記測定手段により測定された表示輝度Ｌとを式
Ｌ＝ｑＩ＋Ｌ_O （ｑ：投射係数，Ｌ_O ：液晶表示装置が
置かれた環境からの光に基づく前記スクリ−ン上の環境
輝度）に代入することにより投射係数ｑおよび環境輝度
Ｌ_O を求める環境解析手段と、投射係数ｑおよび環境輝
度Ｌ_O の様々な関係に対してコントラスト比を最大とす
る集光角を示すデータテーブルを格納する格納手段と、
前記環境解析手段によって求められた投射係数ｑおよび
環境輝度Ｌ_O の関係に対応して前記データテーブルにお
いて集光角を特定し、この集光角を前記最適値に決定す
る処理手段を含むことを特徴とする液晶表示装置。

【００２１】（５）前記設定手段は、第１の光強度を設
定するために白画像表示用の変調度を指定し、第２の光
強度を設定するために黒画像表示用の変調度を指定する
指定手段を含むことを特徴とする液晶表示装置。

【００２２】（６）前記白画像表示用の変調度で生成さ
れる変調光が前記スクリーンに投射された状態で前記集
光角の可変範囲においてこの集光角を一定の割合で変化
させ、この変化のたびに前記測定手段より測定される明
るさをＬ_ONとし、前記黒画像表示の変調度で生成される
変調光が前記スクリーンに投射された状態で前記集光角
の可変範囲においてこの集光角を一定の割合で変化さ
せ、この変化のたびに前記測定手段により測定される明
るさをＬ_OFF とし、各集光角について得られた明るさＬ
_ONおよびＬ_OFF の比をコントラスト比として求め、この
コントラスト比が最大となる集光角を前記最適値として
決定する処理手段を含むことを特徴とする液晶表示装
置。

【００２３】本発明の液晶表示装置において、制御手段
は、絞り調整モードにおいて液晶表示素子に対し所定条
件で変調光を生成させ、所定条件で生成される変調光が
スクリーンに投射された状態で得られるスクリーンの明
るさに基づいて表示画像のコントラスト比を最大とする
最適値に、第１および第２絞り手段のうち少なくとも一
方の集光角、すなわち開口寸法を調整する。これは、表
示画像の明るさとコントラスト比とが液晶表示素子に入
射する光束の角度分布に依存することを本発明者が見い
だした結果として行われるものである。

【００２４】液晶表示素子に入射する光束の角度分布を
反映したスクリーンの明るさを最適集光角の決定に用い
ることにより、スクリーンが置かれている環境の下でよ
り見易い表示画像を得ることができる。また、部屋の明
るさが変化した場合でも、絞り調節モードにおいて集光
角を自動的に最適値に修正することが出来る。

【００２５】ここで本発明の理解を容易にするために、
スクリーンに表示される画像の明るさとコントラスト比
の関係を説明する。

【００２６】図１は、ランプから平行光線を得るコリメ
ータ光源の一例を示す。このコリメータ光源は、光軸に
沿って並べられたランプ１０、集束レンズ１１、絞り１
２およびコリメータレンズ１３により構成される。

【００２７】実在するランプ１０の特徴の一つは、光を
一点から放つ点発光体ではないことにある。集束レンズ
系１１は、一定の面積をもったランプ１０の表面から放
たれる光を半径Ｒの円形ランプ像２０として絞り１２に
集束させる。絞り１２は、光軸に垂直な平面においてラ
ンプ像２０の光束面積を制限する。従って、ランプ像２
０は、絞り１２の半径ｒによって決定される面積の面発
光体２２と考えられる。この面発光体２２からの光束
は、コリメータレンズ１３を介して液晶表示素子１４に
入射する。しかし、発光体２２の平面的な広がりは、こ
の液晶表示素子１４に入射する光線に角度分布をもたら
す原因となる。

【００２８】図２は、コリメータレンズ１３の入射光線
を示す。このコリメータレンズ１３は面発光体２２の中
心に焦点を持つ充分収差の小さい凸レンズであり、この
面発光体２２から放射される光線を互いに平行にするた
めに用いられる。ここで、面発光体２２の中心をａ点と
し、面発光体２２の端部ｂ点とすると、ａ点からコリメ
ータレンズ１３に向かう同族光線は、コリメータレンズ
１３の透過後いずれも光軸と平行になる。しかし、ｂ点
からコリメータレンズ１３に向かう同族光線は、コリメ
ータレンズ１３の透過後いずれも光軸と所定の角度θを
なす。この角度θはランプ像２２のａ点とｂ点の距離、
すなわち半径ｒに比例する。

【００２９】コリメータレンズ１３は、発光体２２全体
に対応して±θの角度で分布する光束を液晶表示素子に
向けて出射する。θがあまり大きくない範囲にあるとす
れば、液晶表示素子に入射した入射光束の角度分布Ω_i
は、立体角として次式（１）のように表すことができ
る。

【００３０】

【数１】 従って、入射光束の角度分布Ω_i とランプ像２２の面積
とは比例関係にある。このため、絞り１２を通過して液
晶表示素子に入射する光束強度をＩ_i で表すと、角度分
布Ω_i および光束強度Ｉ_i はｒ＜Ｒの範囲において絞り
１２の半径ｒの増大に対応して強い意味での単調増加傾
向を示すことが分かる。

【００３１】次に、強度Ｉ_i の光束が入射する散乱型液
晶表示素子の表示特性について説明する。図３は、液晶
表示素子への入射光束の角度分布Ω_i と液晶表示素子か
らの出射光束の角度分布Ω_O との関係を示す。単純化す
るため、入射光束は角度分布Ω_i の範囲で一様であり、
この範囲外に存在しないものとする。また、液晶表示素
子は散乱状態において入射光束を一様に散乱させる。こ
の散乱能力は、角度分布を持たない入射光束に対応して
得られる出射光束の角度分布Ω_O をΩ_P として表され
る。

【００３２】この角度分布Ω_P が入射光束の角度分布Ω
_i よりも充分に大きいとすれば、液晶表示素子の表示特
性は、光源側および投射側絞りと以下のような関係にな
る。

【００３３】入射光束の角度分布Ω_i は、光源側絞りの
状態を示し、その絞りの集光角Ω_A1に対して次式（２）
のようになる。

【００３４】

【数２】 無散乱状態にある液晶表示素子から得られる出射光束の
角度分布Ω_O をΩ_{O ON}で表示すると、この角度分布Ω
_{O ON}は、次式（３）に示すように入射光束の角度分布Ω
_i をそのまま反映する。

【００３５】 Ω_O ＝Ω_{O ON}＝Ω_i …（３） 散乱状態にある液晶表示素子から得られる出射光束の角
度Ω_O をΩ_{O OFF} で表すと、この角度分布Ω_{O OFF} は図
３に示されるように液晶表示素子の散乱能力を示す角度
分布Ω_P に入射光束の角度分布Ω_i を重畳した形になる
が、Ω_i ＜Ω_Pという関係から次式（４）に示すように
近似的にΩ_P とすることができる。

【００３６】

【数３】 上述した出射光束は、その角度分布Ω_O の範囲内で一様
であり、投射側の絞りにより決まる一定の集光角Ω_A2の
範囲のみ取り出され表示される。次式（５）および
（６）は入射光束強度Ｉ_i に対する出射光束の強度Ｉ_O
の関係を示す。

【００３７】 Ｉ_O ＝（Ω_A2／Ω_O ）・Ｉ_i （Ω_A2＜Ω_O の場合） …（５） この場合、出射光束の強度Ｉ_O はΩ_O とΩ_A2の比で決ま
る。

【００３８】 Ｉ_O ＝Ｉ_i （Ω_A2≧Ω_O の場合） …（６） コントラスト比ＣＲは、液晶表示素子が散乱状態にある
場合の出射光束強度Ｉ_ONと無散乱状態にある場合の出射
光束強度Ｉ_OFF の比として得られる。一般的にΩ_A2＜Ω
_P であることから、Ω_A2とΩ_A1の大小関係について場合
分けすると、コントラスト比ＣＲは次式（７）および
（８）に示すようになる。

【００３９】Ω_A2≦Ω_A1＜Ω_P の場合 ＣＲ＝Ｉ_ON／Ｉ_OFF ＝（Ｉ_i Ω_A2／Ω_A1）／（Ｉ_i Ω_A2／Ω_P ） ＝Ω_P ／Ω_A1 …（７） Ω_A1≦Ω_A2＜Ω_P の場合 ＣＲ＝Ｉ_ON／Ｉ_OFF ＝Ｉ_i ／（Ｉ_i Ω_A2／Ω_P ） ＝Ω_P ／Ω_A2 …（８） すなわち、光源絞りの集光角Ω_A1および投射側絞りの集
光角Ω_A2のうち大きい方の集光角をΩ_A で表すと、コン
トラスト比ＣＲは次式（９）に示すように集光角Ω_A と
散乱能力を示す角度分布ΩＰの比となる。

【００４０】 ＣＲ＝ΩＰ／Ω_A …（９） ここで、表示画像のコントラスト比および明るさ、すな
わち出射光束強度Ｉ_ONを決定する集光角Ω_A1とΩ_A2の大
きさの関係を考える。Ω_A1≦Ω_A2の場合、白表示の出射
光束密度Ｉ_ONは式（６）よりΩ_A2に依存せず一定であ
り、式（９）よりコントラスト比が最大になる条件はΩ
_A1＝Ω_A2である。Ω_A1≧Ω_A2の場合、式（７）よりコン
トラスト比はＣＲ＝Ω_P ／Ω_A1であり、式（５）よりＩ
_ON＝Ｉ_i Ω_A2／Ω_A1である。従って、Ω_A2＝Ω_A1（＝Ω
_i ）の時に出射光束密度が強くなる条件、および任意の
明るさにおいて最もコントラスト比がよくなる条件はΩ
_A1＝Ω_A2である。

【００４１】以上のように、光源側絞りの集光角Ω_A1と
投射側絞りの集光角Ω_A2が一致することが最も表示特性
をよくする条件となる。

【００４２】以上の最適条件下で考えた場合でも、表示
画像の明るさ、すなわち出射光束強度Ｉ_ON（＝Ｉ_i ）は
絞りの半径ｒの増大に伴って向上するが、表示画像のコ
ントラスト比ＣＲはこれに伴って逆に低下することが分
かる。すなわち、絞りの大きさを調整することによりＩ
_ONおよびＣＲを変化させても、これらを共に向上させ得
ないことが分かる。

【００４３】以上は定性的な考察であり、より詳細な考
察は光学系の方式により個々に行う必要があるが、表示
画像の明るさとコントラスト比がトレードオフしてしま
うという基本的な振る舞いは、高分子分散型、微粒子分
散型、あるいはＤＭＤ等の光の空間的な伝搬方向を変調
する液晶表示素子を使用した場合において共通である。

【００４４】ここで、散乱型液晶表示素子として、各画
素において実効的に一様な分子配列をすることにより光
透過状態を実現し、また、２種以上の電界方向をもっ
て、屈折レンズ効果や回折格子効果を得ることにより、
光散乱状態を実現するような原理に基づく新規な液晶表
示素子を用いた投写型表示装置の動作によりスクリーン
に表示される画像のコントラスト比について考察する。

【００４５】この表示画像のコントラスト比は、スクリ
ーンを取り巻く環境に影響される。このため、照明され
た部屋におかれたスクリーン上に画像を表示させ、液晶
表示素子からの出射光束の強度および画像のコントラス
ト比を絞りの集光角に対応して測定した。

【００４６】図４は、集光角に対応して測定された液晶
表示素子からの出射光束の強度および画像のコントラス
ト比を示す。この関係から、最大コントラスト比をもた
らす最適値が集光角の調整範囲内に存在することがわか
る。

【００４７】表示装置の動作により画像がスクリーンに
表示されるとき、このスクリーンの明るさＬは、表示画
像の明るさＬ_ONおよびＬ_OFF と、スクリーンが置かれた
環境に依存する背景の明るさＬ_O との和になる。従っ
て、実際のコントラスト比ＣＲ_roomは明るさＬ_ONおよび
Ｌ_OFF を用いて、次式（１０）のように表される。

【００４８】 ＣＲ_room＝（Ｌ_ON＋Ｌ_O ）／（Ｌ_OFF ／Ｌ_O ） …（１０） 背景の明るさＬ_O は、スクリーンが置かれた部屋の照明
光および窓から採光される外光等の強さにこのスクリー
ンの表示形式（光透過型、光反射型）で決まる光透過率
および光反射率の一方を乗じた値である。このＬ_O は、
式（９）で得られる本来のコントラスト比ＣＲを著しく
低下させる影響力を持つため、無視することはできな
い。

【００４９】Ｌ_O の値が充分小さい場合、コントラスト
比は１／Ω_A という本来の傾きに近い依存性を示し、集
光角Ω_A が小さいほどコントラスト比がよくなる。逆に
Ｌ_Oの値が充分に大きい場合には、最大となる明るさが
コントラスト比に関して支配的になり、この集光角Ω_A
が大きいほどコントラスト比が大きくなる傾向になる。

【００５０】そこで、Ｌ_O が中間的な値である場合に絞
り集光角Ω_A に対応して得られるコントラスト比ＣＲ
_roomについて考察する。絞りの集光角Ω_A 、表示装置か
らの投射光の強度Ｉおよびスクリーンの明るさＬの関係
は、比例係数ｋおよびｑを用いることにより次式（１
１）のように示すことがきる。

【００５１】 Ｌ＝ｋΩ_A ＝ｑＩ …（１１） 次式（１２）の背景の明るさＬ_O を考慮した実際のコン
トラスト比ＣＲ_roomを示す。

【００５２】 ＣＲ_room＝（Ｌ_ON＋Ｌ_O ）／（Ｌ_off ＋Ｌ_O ） ＝（Ω_A ＋Ｌ_O ／ｋ）／（Ω_A2／Ω_P ＋Ｌ_O ／ｋ）…（１２） Ｌ_O ＝０の場合、前述したように集光角Ω_A が小さいほ
どコントラスト比が良くなる。次式（１３）はＬ_O が０
より大きい有限値である場合にコントラスト比を最大に
するための必要条件を示す。

【００５３】

【数４】 コントラスト比が最大になる点が存在する場合、それは
背景の明るさＬ_O および絞りの集光角Ω_A に依存した形
になる。式（１３）において集光角Ω_A が実現可能な解
を持つ場合、この解はコントラスト比ＣＲ_roomを最大に
する最適値となる。しかし、絞りの集光角Ω_A は実際の
光源の大きさによって実質的に決まる範囲内でしか調整
できない。この調整可能範囲の上限値はＬ_O がある一定
値を越えたときからコントラスト比をできるだけ最大値
の近くに設定する最適値となる。また、Ｌ_O がほぼ０の
値である場合、集光角Ω_A が小さいほどコントラスト比
が良くなる。しかし、実際に集光角ΩＡを小さくしすぎ
ると、表示画像が暗くなって見づらくなる。このような
場合、集光角Ω_A は表示画像が見やすい範囲で最小とさ
れる。

【００５４】次に、本発明の液晶表示装置で用いた液晶
表示素子の構造及び原理を、図面を参照して以下に説明
する。

【００５５】本発明に係るＬＣＤは、各画素において実
効的に一様な分子配列とすることにより光透過状態を実
現し、また、２種以上の電界方向をもって、屈折レンズ
効果及び回折格子効果を得ることにより、光散乱状態を
実現するものである。ここで、屈折レンズ効果とは、液
晶層厚方向に液晶分子が連続的に傾きを変え、液晶層の
屈折率が連続的に変化することにより入射した光を屈折
させる効果をいう。また、回折格子効果とは、液晶分子
の異常光屈折率ｎ_e と常光屈折率ｎ_o とが液晶平面にお
いて、規則的に交互に出現することにより、液晶層に回
折格子が形成され、その結果平行光を散乱する効果をい
う。

【００５６】屈折レンズ効果や回折格子効果による光散
乱は、２種以上の電界方向の境界部にウォール（壁）状
の分子配列を形成することにより得られる。

【００５７】上述の、本発明者らが既に提案した１画素
における電極構造の一例を図５（ａ）に、電圧を印加し
た場合の分子配列構造の一例を図５（ｂ）に示す。図５
（ｂ）に示す分子配列構造は、スプレイ配列であり、な
おかつ上下基板表面における液晶分子のプレチルト角が
上下でほぼ等しいことを特徴としている。

【００５８】すなわち、上下基板３１，３２にそれぞれ
画素単位で複数のストライプ状の電極３３，３４を配置
し、各電極の導電部３３ａ，３４ａと非導電体部３３
ｂ，３４ｂを等間隔に１／２ピッチずらして対向させ
る。上下配向膜３５，３６の配向方向を同じ方向とし、
液晶層４０の液晶分子Ｍをスプレイ配列としている。上
下電極３３，３４に電圧を印加すると、斜め電界ｅが発
生する。

【００５９】次に、このようなスプレイ配列に斜め電界
を印加したときの液晶分子の挙動を図６（ａ）ないし
（ｆ）により説明する。

【００６０】図６（ａ）ないし（ｆ）は、上下基板３
１，３２の表面の液晶分子の配向方向およびプレチルト
角α₀ が同一で、しかも液晶分子に捻れのない状態にお
いて、電極形状がそれぞれ異なる場合の分子配列への影
響を示すもので、図６（ａ）ないし（ｃ）は電圧無印加
時の状態、図６（ｄ）ないし（ｆ）は電圧印加時の状態
を表している。

【００６１】図６（ａ）および（ｄ）は上下基板の電極
形状が等しく、液晶層厚方向にのみ電界が印加される状
態を示している。液晶分子は、液晶層厚ｄの中点である
位置ｄ₀ において基板と平行になっており、図６（ｄ）
に示すように、電極３３，３４に電源から電圧Ｖ₀ を印
加しても、基板と平行になる位置は変わらない。

【００６２】図６（ｂ）は、下基板３２の電極３４を図
中左半分に形成し、右半分は無電極領域とし、上基板３
１の他方の電極３３は図中右半分に形成し、左半分は無
電極領域としたもので、相互の電極３３，３４は無電極
領域に対面している。電圧Ｖ₀ を印加すると、電極の相
互のずれのために、液晶層の横電界成分をもつ電界が加
わり、図６（ｅ）に示すように、分子Ｍは急峻な右上が
りの分子配列になる。

【００６３】一方、図６（ｃ）は下基板３２の電極３４
を図中右半分に形成し、左半分は無電極領域とし、上基
板３１の他方の電極３３は図中左半分に形成し、右半分
は無電極領域としたもので、相互の電極３３，３４は無
電極領域に対面している。図６（ｆ）に示すように、電
圧Ｖ₀ を印加すると、電極の相互のずれのために、液晶
層に横電界成分を持つ電界が加わり、図示の左上がりの
矢印Ｅ_L 成分を持つ電気力線ｅが発生するため、液晶分
子Ｍの向きは急峻な左上がりの配列になる。すなわち、
電圧印加時の液晶分子の配列は横電界成分を持つ斜め電
界の形成に依存する。

【００６４】こうした分子配列では、電界の印加の仕方
によってはその分子のチルト方向が図示するごとく、２
方向となる。これは、電圧を印加しない状態での液晶分
子配列が液晶層の上半分と下半分で対称な形をしている
ことに因っている。つまりは、液晶分子のチルト方向が
２以上の自由度を持っていることによる。

【００６５】そこで、図５（ａ）に示すように、上電極
３３を複数のストライプ状導電体部３３ａを非導電体部
３３ｂを介して等間隔に配置した電極パターンとし、同
様に下電極パターン３４を複数のストライプ状導電体部
３４ａを非導電体部３４ｂを介して等間隔に配置したパ
ターンとして、これら電極を相対向させたときに、一方
の電極の導電体部３３ａまたは３４ａが他方の電極の非
導電体部３４ｂまたは３３ｂに対向するように、基板間
に間隙を形成するように重ねる。

【００６６】この場合、上下基板の液晶配向方向が同一
方向になるように、配向膜にラビング処理を施してお
く、この結果、無電圧時は、液晶はスプレイ配列状態を
整然と保持するが、電圧印加時には導電体部が上下電極
でずれているため、電極間に横電界成分を持つ斜め電界
が発生し、図５（ｂ）に示すように交互に傾斜方向を変
えた電気力線ｅを形成する。

【００６７】液晶分子Ｍは、電気力線に沿って起きあが
り配列するので、右上がり斜め電界と左上がり斜め電界
との境界で液晶配列が不連続となり、分子のチルト方向
の境界部（図中ＤＬ）にウォールライン（本発明では、
電界印加時に発生するメモリー性の強い一般的な意味で
のディスクリネーションと区別するために「ウォール」
と称する。）が発生する。よって、電圧を印加すると図
示するように、分子のチルト方向の境界部（図中ＤＬ）
にウォールラインを発生することができ、入射光を散乱
させる機能を得ることができる。

【００６８】このように、液晶分子のチルト方向の２以
上の自由度を持たせるには、図５（ｂ）の分子配列構造
の他、たとえば、液晶組成物として負の誘電異方性をも
つネマティック液晶組成物を用い、液晶分子配列を上下
基板におけるプレチルト角が９０°である完全な垂直配
列としても同様の効果を得ることができる。この場合、
液晶分子のチルトダウン方向の自由度が２以上となる。

【００６９】つまり、液晶分子が電圧を印加していない
状態では実効的に一様な分子配列であり、液晶分子のチ
ルトアップ方向、もしくはチルトダウン方向の自由度が
２以上である液晶分子配列に対して、斜め電界が微細な
領域毎に相反する２方向以上に印加されるように考慮し
た電極であれば、前述した問題を解決した優れた表示性
能を得ることができる。

【００７０】具体的に、チルトダウン方向の自由度が２
以上ある分子配列としては、スプレイ配列、スプレイツ
イスト配列、垂直配列等が挙げられる。

【００７１】また、電極構造としては、電極の微少領域
内に導電体部と非導電体部を形成し、基板間で、液晶層
を挟んで相対向する一方の電極の導電体部と他方の電極
の非導電体部を対面させた構造であり、分子のチルト方
位を著しく異ならせる部分を多数設けるような電極構造
であればよい。

【００７２】前述のような電極構造を一画素内で多数形
成することにより、液晶分子の起きあがる方向が微細に
分割されるので、一画素内に多数のウォールラインを発
生することが出来、この部分で光散乱を起こさせること
が可能である。

【００７３】このような原理に基づくＬＣＤは、光を散
乱させる手段として、液晶以外の媒体を必要とせず、な
おかつ、光透過状態と光散乱状態とで液晶の分子配列が
著しく異なることがなく、不連続な液晶分子配列を伴わ
ずに実現することができるので、印加電圧が小さく、ヒ
ステリシスのない、きわめて良好な光散乱状態を得るこ
とができる。

【００７４】また、複雑な製造工程によらずにＬＣＤを
製造することができる構成でもある。更に、２方向以上
に斜め電界を発生させ、各方向の斜め電界に従い、液晶
分子がチルトアップもしくはチルトダウンし、２種以上
の電界方向の境界部にウォール（壁）状の分子配列が形
成され、周期的な屈折率分布が形成される。液晶分子に
よって、周期的な屈折率分布を形成することで、屈折効
果および回折格子効果により、充分な散乱状態が得られ
るというものである。非偏光を散乱させる場合は、２方
向以上で周期的な屈折率分布を形成しなければならな
い。ここで、各方位に形成する屈折率分布はそれぞれ、
同周期で、同じ強度を持つことが望ましい。

【００７５】そのような周期的な屈折率分布の形成は、
斜め電界の角度および強度に大きく依存する。すなわ
ち、斜め電界の角度が小さいと、法線方向の電界成分の
みが強くなりすぎ、電極の非導電体部に法線電界にちか
い電界が印加され、非導電体部の液晶分子は導電体部の
液晶分子と同様の変化をし、屈折率がセル面内で均一と
なり、周期的な屈折率分布が形成されない。一方、斜め
電界の角度が大きいと、電界成分が横方向成分のみとな
り、非導電体部の液晶層の厚み方向に電界が印加され
ず、液晶分子がほとんど変化しない。したがって、周期
的な屈折率分布が形成され、より優れた散乱を得るため
に、この斜め電界の角度を最適にすることが重要にな
る。

【００７６】ここで、斜め電界を最適に印加するために
は、本発明者らの実験によれば、液晶分子のチルト方向
が２以上の自由度を持った液晶分子配列を持ち、かつ対
向配置された両基板間において、少なくとも１画素毎に
画素内の一部領域で前記導電体部と前記非導電体部が対
向しており、かつ前記非導電体部の最も狭い部分の幅を
Ｓとし、前記対向配置された両基板間隔をＤとしたと
き、 Ｓ／２Ｄ≧ｔａｎ（π／９） の関係が満たされていることが必要条件となることが見
出だされた。前記条件を満たせば、充分な散乱特性をも
つ液晶表示素子が得られる。

【００７７】また、本発明者らは、種々の実験により、
前記条件に加えて以下に示す条件を満たせば諸特性をさ
らに向上させることが出来ることを見出だした。このこ
とについて以下に説明する。

【００７８】回折格子の光散乱効果は、ΔＮｄに依存
し、次式で表される。

【００７９】Ｔ〜ｃｏｓ² （ΔＮｄ・π／λ） ここで、Ｔは散乱強度（入射光に対する強度）である。
ここで、ΔＮは屈折率分布の最大値と最小値の差であ
り、ｄは液晶層厚を、λは入射光の波長を表す。この式
から、回折格子の光散乱効果はΔＮｄに依存し、ΔＮｄ
に対して極値を持つことがわかる。したがって、ΔＮｄ
の値が著しく大きいと、液晶セルの電気光学特性に極値
が生じてしまう。これはアナログ信号を用いた階調表現
を困難にしてしまう。また、ΔＮｄが著しく小さいと、
充分な散乱効果が得られない。

【００８０】本発明者らは、光散乱効果をより起こしや
すい液晶分子配列を見出だすため種々の実験を行った結
果、液晶分子配列は、図７に示す配列が理想的な配列で
あり、散乱効果が高いことを確認した。

【００８１】図７に示す配列は、液晶分子が交互に９０
°回転した配列を持ち、液晶分子Ｍ₁ ，Ｍ₂ の間は連続
的に変化している。この配列の場合、２方向それぞれで
屈折率分布が形成され、２方向の屈折率分布は半周期ず
れた同じ屈折率分布を有している。２方位に同周期の屈
折率分布を持つように液晶分子を配列させれば、屈折効
果および回折格子効果により、高い散乱効果を示す。

【００８２】本発明は、斜め電界を用いて液晶分子を図
７に示すような配列とすることにより、より散乱効果の
高いＬＣＤを得ることを特徴とする。そして、斜め電界
の角度やΔＮｄ等の適切値は、電極の導電体部と非導電
体部の幅、基板間の液晶層厚等に依存することを見いだ
し、種々の実験研究により最適な範囲を見いだした。こ
れらについて以下説明する。

【００８３】本発明に使用される第１のＬＣＤの電極構
造は、各画素毎に片側がストライプ状で他の片側が連続
電極である。具体的な一例としては、図８に示す電極構
造を挙げることができる。１画素の部分を示す図８にお
いて、導電体部３３ａおよび非導電体部３３ｂからなる
複数のストライプを形成する電極３３が上基板に画素単
位で配置されている。この電極３３の導電体部３３ａと
非導電体部３３ｂとの幅を比較すると３３ａ＜３３ｂと
なる構成になっている。下基板に配置されている電極３
４は全面導電体部となっている。また、導電体部３３ａ
は１画素内で相互に電気的に接続されている。

【００８４】図９（ａ）および（ｂ）は、電極の配列と
液晶分子の関係を示す図で、ＬＣＤ法線方向での断面形
状を見たとき、電極の配列は両基板に導電体部を有する
幅ＥＥと非導電体部を有する幅ＲＳが交互に配置される
断面形状となっている。

【００８５】なお、ＬＣＤ法線方向での断面形状を見た
とき、ＥＥとＲＳが交互に配置される断面形状として
は、図１０および図１１に示すような組み合わせなども
考えられる。これらの電極構造によっても本願発明の効
果を得ることができるが、図１０および図１１のような
電極構造にした場合、アライメントが困難になるという
問題が生じる。このため、本発明に使用される第１のＬ
ＣＤは、片側の基板の電極が１画素内において画素毎に
導電体部と非導電体部とからなり、他の基板の電極は連
続した導電体部からなることを特徴とする。

【００８６】本発明者らの実験によると、図８および図
９に示す電極構造の場合、ｔａｎ（π／９）≦ＲＳ／２
Ｄ≦ｔａｎ（７π／１８）の関係が満たされている電極
構造とすることにより、より優れた特性が得られること
がわかった。ＲＳ／２Ｄがｔａｎ（π／９）未満では、
法線方向の電界成分のみが強くなりすぎ、電極の非導電
体部に法線電界に近い電界が印加され、非導電体部の液
晶分子は導電体部の液晶分子と同様の変化をし、屈折率
がセル面内で均一となり、周期的な屈折率分布が形成さ
れなくなる。一方、ＲＳ／２Ｄがｔａｎ（７π／１８）
を越えると、電界成分が横方向のみとなり、非導電体部
の液晶層の厚み方向の液晶分子が殆ど変化しなくなるこ
とが実験により確認された。

【００８７】また、ｔａｎ（π／６）≦ＲＳ／２Ｄ≦ｔ
ａｎ（７π／１８）の範囲、好ましくはｔａｎ（π／
６）≦ＲＳ／２Ｄ≦ｔａｎ（π／３）の範囲、より好ま
しくはｔａｎ（π／４）＜ＲＳ／２Ｄ≦ｔａｎ（７π／
１８）の範囲に、さらに好ましくはｔａｎ（π／４）＜
ＲＳ／２Ｄ≦ｔａｎ（π／３）の範囲内において、周期
的な屈折率分布が形成され、屈折レンズ効果および回折
格子効果による高い散乱効果が得られる。この領域を利
用して意図する屈折率分布を容易に実現することができ
る。

【００８８】例えば図１２に示すような構成の場合、分
子配列が変化しない部分を１画素内に形成することによ
り、周期的な屈折率分布を実現することができる。な
お、ＲＳ／２Ｄ＞ｔａｎ（７π／１８）の範囲では、必
要最小限の斜め電界が得られなくなり、本発明に使用さ
れるＬＣＤの特徴である屈折レンズ効果および回折格子
効果が弱まるため、高い散乱効果が得られにくくなる。

【００８９】導電体部の幅ＥＥについては、実験の結
果、次のことがわかった。例えば、ＥＥが３Ｄより大き
いと、非導電体部にも法線方向に電界が強くかかってし
まい、法線電界に近い電界が印加され、導電体部の液晶
分子と同様の分子配列となり、屈折率がセル面内で均一
となり、周期的な屈折率分布が形成されなくなる。ま
た、ＥＥがＤ／２より小さければ、液晶分子配列を変化
させるだけの充分な斜め電界が印加されなくなってしま
う。

【００９０】導電体部の幅ＥＥと非導電体部の幅ＲＳと
の関係は、液晶組成物が負の誘電率異方性を有する場合
はＲＳ／３≦ＥＥ≦１．１×ＲＳであり、正の誘電率異
方性を有する場合は０≦ＥＥ≦ＲＳである。以下、その
理由について図１３および図１４により説明する。

【００９１】回折格子効果は、屈折率ｎ₁ ，ｎ₂ が交互
に並んでいる場合に起こる。回折格子効果により散乱状
態が最も強くなるｎ₁ ，ｎ₂ の比は１：１であることが
知られている（Ｍ．ボルン・Ｅ．ウォルフ：光学の原理
II、東海大学出版会（１９７５）６３７）。したがっ
て、回折格子効果を高めるためには、平面図的にみて屈
折率が大きい部分と小さい部分の幅がほぼ同一になれば
よい。

【００９２】本発明に使用される第１のＬＣＤとして、
片側が全面導電体部で、他の片側電極のみが導電体部と
非導電体部を形成している電極構造を用い、これに負の
誘電率異方性を持つ液晶材料を挟持したときは、図１３
（ｃ）に示すように、電圧無印加時は屈折率が一様な値
ｎ₁ となる。しかし、電圧印加時はＥＥ部に法線電界が
かかり、図１４（ｂ）に示すようにＲＳ部に斜め電界が
かかる。またＥＥ部は法線電界により液晶分子が一様に
チルトダウンするので、ストライプ電極方位の屈折率は
一様な値ｎ₂ となる。

【００９３】一方、ＲＳ部は、液晶分子が斜め電界の方
向にチルトダウンして、屈折率分布は連続的に変化した
分布となる。従って、ストライプ電極方位の成分に対す
る屈折率分布は、図１４（ｃ）に示す分布となる。よっ
て、Ｖon時の屈折率がｎ₂ となる幅Ｗｎ₂ は、ＥＥに等
しくなるが、屈折率がｎ₁ となる幅Ｗｎ₁ は、ＲＳより
小さくなる。

【００９４】ここで、ＥＥ部は一様な屈折率であり、Ｒ
Ｓ部は屈折率が連続変化しているので、ＥＥ部とＲＳ部
との幅が等しい場合、屈折率分布を平面的に見ると、Ｗ
ｎ₁＜Ｗｎ₂ となる。よって、Ｗｎ₁ ：Ｗｎ₂ ＝１：１
とするためには、ＥＥ部の幅はＲＳ部の幅より小さくす
る必要がある。Ｗｎ₁ ：Ｗｎ₂ ＝１：１の条件は、最適
な構成とする必要十分条件であり、実用上の効果を得る
範囲である。つまり、ＥＥ部の幅はＲＳ部の幅より小さ
い場合、斜め電界の強度および角度を調整することによ
って、Ｗｎ₁ ：Ｗｎ₂ ＝１：１の条件を実現することが
できる。

【００９５】製造マージンなどによりＥＥ部の幅がＲＳ
部の幅より大きくなった場合でも、回折格子効果が全く
現れないわけではなく、実験の結果、ＲＳの１．１倍の
幅までは実用上問題のないことがわかった。しかし、Ｒ
Ｓの幅がより大きすぎると、電界のかからない範囲が生
じてしまい、仮に斜め電界を調整しても、ＲＳの領域で
はｎ₂ を形成することができなくなる。よって、Ｗｎ₁
＞Ｗｎ₂ となり、回折格子効果が得られなくなってしま
う。実験の結果、回折格子効果が得られる下限値はＲＳ
／３≦ＥＥであることがわかった。

【００９６】以上の説明において、ストライプ電極方位
の偏光成分に対する屈折率分布の例で説明したが、スト
ライプ電極方位と直交する方位の偏光成分に対する屈折
率分布は反転する。

【００９７】また、誘電率異方性が正の液晶組成物を用
いた場合、ＥＥの部分では法線電界がかかるため、屈折
率はどの偏光成分に対してもｎ₁ となるため、直交する
それぞれの偏光成分の屈折率分布の周期が等しくならな
い。よって、ＥＥの幅は小さい程よい。従って、誘電率
異方性が正の液晶組成物の場合は、０≦ＥＥ≦ＲＳであ
れば、回折格子効果および屈折レンズ効果は、ＲＳとＥ
Ｅの比には依存しない。

【００９８】このように、液晶組成物の誘電率異方性の
相違により、ＥＥの範囲を上述の値とすることにより、
最適な斜め電界を印加することができ、良好な回折格子
効果を得ることができる。

【００９９】以上の関係を満たす値に設定することで、
本発明の第１のＬＣＤに充分な斜め電界が印加される。
このような電極構造を有するＬＣＤにおける液晶分子の
挙動を図９（ａ）および図９（ｂ）により説明する。

【０１００】図９（ａ）は電圧無印加時における、図９
（ｂ）は電圧印加時における液晶分子の挙動をそれぞれ
示す平面図と断面図である。なお、上配向膜３５および
下配向膜３６の配向処理は、上基板表面におけるラビン
グ方向が電極と平行な方向になるように施し、その配向
方向は上下基板で１８０°ずれている垂直配向処理であ
る（図８）。その結果、液晶層２０の液晶分子Ｍは、ホ
メオトロピック配列となっている。

【０１０１】上電極３３および下電極３４に電圧を印加
すると、図９（ｂ）に示すような斜め方向電界ｅが発生
する。液晶分子Ｍは、斜め電界の法線成分によりチルト
ダウンする。それと同時に、液晶層厚方向に斜め電界の
横方向成分の電界が印加されるため、液晶分子は液晶層
内方向にツイスト現象を起こす。すなわち、液晶分子は
ツイストしながらチルトダウンし、ストライプ方向に対
し斜めに傾いた分子配列となる。両基板ともに導電体部
であるＥＥ部は、法線電界がかかり、チルトダウンのみ
生じ、ツイスト現象は起こらない。したがって、液晶の
配列は図９（ｂ）に示すような形状をなす。

【０１０２】図９（ｂ）に示す液晶分子の配列は、図７
に示した理想的な分子配列に近い配列となっており、高
い散乱効果が得られることを実験により確認した。

【０１０３】次に、本発明の液晶表示装置に使用される
第２のＬＣＤについて説明する。

【０１０４】本発明の液晶表示装置に使用される第２の
ＬＣＤの電極構造は、各画素毎に導電体部と非導電体部
とから構成される。具体的な一例としては、図１５に示
す電極構造を挙げることができる。

【０１０５】図１５は、１画素の部分を示すもので、電
極構造は、上基板および下基板にそれぞれ画素単位で複
数のストライプを形成する電極３３および３４を配置
し、各電極の導電体部３３ａおよび３４ａの幅と非導電
体部３３ｂおよび３４ｂの幅とを比較すると、３３ａ＜
３３ｂ，３４ａ＜３４ｂである。非導電体部３３ｂ，３
４ｂの中央に対向させて、それぞれ導電体部３４ａ，３
３ａを配置した構成となっている。また、導電体部３３
ａまたは３４ａは、それぞれ１画素内で電気的に接続さ
れている。

【０１０６】図１６（ａ）および（ｂ）は、電極の配列
と液晶分子の関係を示す図であり、ＬＣＤ法線方向での
断面形状を見たとき、電極の配列は両基板とも非導電体
部である幅ＳＳを挟んで１枚の電極付き基板のみに導電
体部を有する幅ＲＥと他の１枚の電極付き基板のみに導
電体部を有する幅ＦＥとが交互に配置される断面形状と
なっている。

【０１０７】このような電極構造において、ｔａｎ（π
／９）≦ＳＳ／Ｄ≦ｔａｎ（７π／１８）の関係を満た
すことにより、より優れた特性が得られることを実験の
結果見出だした。ＳＳ／Ｄがｔａｎ（π／９）未満であ
ると、法線方向の電界成分のみが強くなりすぎ、電極の
非導電体部に法線電界にちかい電界が印加され、非導電
体部の液晶分子は導電体部の液晶分子と同様の変化を
し、周期的な屈折率分布が形成されなくなる。

【０１０８】一方、ＳＳ／Ｄがｔａｎ（７π／１８）を
こえると、電界成分が横方向のみとなり、非導電体部の
液晶層の厚み方向の液晶分子がほとんど変化しなくなる
ことが実験により確認された。また、ｔａｎ（π／６）
≦ＳＳ／Ｄ≦ｔａｎ（７π／１８）の範囲に、好ましく
はｔａｎ（π／６）≦ＳＳ／Ｄ≦ｔａｎ（π／３）の範
囲に、より好ましくはｔａｎ（π／４）＜ＳＳ／Ｄ≦ｔ
ａｎ（７π／１８）の範囲に、さらに好ましくはｔａｎ
（π／４）＜ＳＳ／Ｄ≦ｔａｎ（π／３）の範囲内にお
いて、周期的な屈折率分布が形成され、屈折レンズ効果
および回折格子効果による高い散乱効果が得られる。

【０１０９】この第２のＬＣＤにおいて、ＲＥとＦＥと
の間に両基板とも非導電体部である部分ＳＳが常に含ま
れているのは、常に横方向の電界を発生させやすくする
ためである。ＳＳの幅が大きくなりすぎると電界強度が
弱まり、液晶分子が変化しなくなってしまうため、ＳＳ
の幅は前述の範囲内に設定する。また、画素面内におい
て、ＳＳの幅は同じ幅であることが望ましい。しかし、
ＬＣＤを作製するときに発生するマージン等の問題によ
りＳＳの幅にばらつきが生じることが考えられる。その
際には、１画素内の隣り合う導電体部ＦＥを電気的に一
つに接続することなく、異なった電位とすることができ
る電極構造とすることが好ましい。このような電極構造
とすることによりＳＳの幅のずれに応じた電位差を生じ
させることができ、電界強度のばらつきを抑えることが
できる。

【０１１０】本発明の第２のＬＣＤにおいて、上下基板
の導電体部の幅をＤ／２以上、３Ｄ以下とすることによ
り、優れた特性が得られる。これは、たとえば、ＦＥま
たはＲＥが３Ｄをこえると、非導電体部にも法線方向に
電界が強くかかってしまい、法線電界に近い電界が印加
され、導電体部の液晶分子と同様の分子列となり、ウォ
ールが形成されない。また、Ｄ／２より小さければ、液
晶分子配列を変化させるだけの充分な斜め電界が印加さ
れなくなってしまうことが実験により確認されている。

【０１１１】以上の関係を満たす値に設定することで、
本発明の液晶表示装置に使用される第２のＬＣＤに、充
分な斜め電界が印加される。このような電極構造を有す
るＬＣＤにおける液晶分子の挙動を、図１６（ａ）およ
び図１６（ｂ）により説明する。

【０１１２】図１６（ａ）は電圧無印加時における、図
１６（ｂ）は電圧印加時における液晶分子の挙動をそれ
ぞれ示す平面図と断面図である。なお、上配向膜３５お
よび下配向膜３６の配向方向は１８０°ずれており、液
晶層２０の液晶分子Ｍをユニホーム配列としている（図
１５）。

【０１１３】上下電極３３，１４に電圧を印加すると、
図１６（ｂ）に示すような、斜め方向電界ｅが発生す
る。液晶分子は、斜め電界の法線成分により、チルトア
ップする。それと同時に、液晶層面内方向に斜め電界の
横方向成分の電界が印加されるため、液晶分子は液晶層
面内方向にツイスト現象を起こす。ここで、液晶分子は
初期的に電極方向と平行に配列しており、斜め電界に対
して垂直な方向になっている。

【０１１４】よって、ツイストを得る方向は、右回り、
左回り双方が可能である。チルトアップ×（右回りツイ
ストまたは左回りツイスト）となり、結果的には対向す
る２方位へのチルトアップを得る。つまり、チルト方位
の自由度は２となる。即ち、液晶分子はツイストしなが
らチルトアップし、ストライプ方向に対し斜めに傾いた
分子配列となる。また、導電体部１３ａ，１４ａは対向
する部分が非導電体部の中央であるため、斜め電界の影
響を殆ど受けない。このため、この部分の液晶分子は変
化しない。従って、液晶の配列は、図１６（ｂ）に示す
ような形状となる。

【０１１５】図１６（ｂ）に示す液晶分子の配列は、図
５に示した理想的な分子配列に近い配列となっており、
２つの偏光方向にほぼ同周期で、同じ強度をもつ屈折率
分布が形成されているため、非偏光において高い散乱効
果が得られる。

【０１１６】このように本発明の液晶表示装置に使用さ
れるＬＣＤは、２つの偏光方向にほぼ同周期で同じ強度
をもつ屈折率分布が、より理想的な分子配列に近く形成
されるため、既提案のＬＣＤよりさらに非偏光の散乱効
果を高めることができる。

【０１１７】ところで、回折格子効果は、前述のように
屈折率ｎ₁ ，ｎ₂ が交互に並んでいる場合に起こり、回
折格子効果により散乱状態が最も強くなるｎ₁ ，ｎ₂ の
比は１：１であることが知られている。本発明者らは、
種々の実験により、ｎ₁ ：ｎ₂ ＝１：１に最もなりやす
い電極構成が、ＲＥまたはＦＥの幅とＳＳの幅が等しい
場合であることを確認し、そのＲＥまたはＦＥの幅の許
容値を実験により調べた。その結果、ＲＥまたはＦＥの
幅がＳＳの幅の０．９倍未満または１．１倍をこえる
と、ｎ₁ ：ｎ₂ ＝１：１が形成できにくくなることが認
められた。従って、０．９×ＳＳ≦ＲＥ≦１．１×ＳＳ
および０．９×ＳＳ≦ＦＥ≦１．１×ＳＳに設定するこ
とが望ましい。

【０１１８】しかし、例えば電極間間隙等の他のパラメ
ータによっても斜め電界の強度は変化するため、その場
合には他のパラメータを最適に設定することにより
ｎ₁ ：ｎ₂ ＝１：１と形成することが望ましい。

【０１１９】なお、本発明の液晶表示装置に使用される
ＬＣＤにおいて、屈折率分布の周期は、一部の領域で同
一の周期の屈折率分布を得ることが出来ればよく、たと
えば周期の異なる屈折率分布が１画素内に存在しても、
回折格子効果及び屈折レンズ効果を得ることもできる。

【０１２０】次に、液晶分子の配列について説明する。

【０１２１】本発明は、斜め電界を用いて液晶分子を図
５に示すような配列とすることにより、より散乱効果の
高いＬＣＤを得ることにある。

【０１２２】本発明のＬＣＤでは、液晶分子が斜め電界
によりツイスト現象を起こしながらチルトダウンもしく
はチルトアップしている。ユニホーム配列、ホメオトロ
ピック配列に限らず、液晶分子が電圧を印加していない
状態で一様な分子配列であり、電圧を印加するとツイス
ト現象とチルトアップもしくはチルトダウンが同時に生
ずるような分子配列、例えばスプレイ配列等でも同様の
効果が得られる。

【０１２３】本発明の分子配列は、理想的には、自由度
が２である。ユニホーム配列とホメオトロピック配列を
用いることがより望ましい。

【０１２４】ここで、ユニホーム配列の場合は、導電体
部と非導電体部からなる電極を持つ２枚の基板を組み合
わせた電極構成で、ホメオトロピック配列の場合は、電
極全面が導電体の基板と導電体部と非導電体部からなる
電極を持つ基板を組み合わせた電極構成であることが望
ましい。例えば、ユニホーム配列で、電極全面が導電体
の基板と導電体部と非導電体部からなる電極を持つ基板
を組み合わせた場合は、導電体部で全方位の屈折率がｎ
₁ となるため、各偏光方向において、散乱効果は得られ
るが、各方位の屈折率分布が異なるため、図９に示した
ＬＣＤよりは散乱効果が低下する。ホメオトロピック配
列で導電体部と非導電体部からなる電極を持つ２枚の基
板を組み合わせた場合にも、同様のことがいえる。

【０１２５】従って、液晶分子配列が、ユニホーム配列
の場合には図１５に示した電極構成を、ホメオトロピッ
ク配列の場合には図８に示した電極構成とすることが望
ましい。

【０１２６】また、前述のように、回折格子の光散乱効
果はΔＮｄに依存する。ここで、ΔＮｄは屈折率分布の
最大値と最小値の差であり、液晶組成物の屈折率異方性
Δｎ（＝ｎ_e −ｎ_o ）に依存し、図７に示すような理想
的な分子配列であれば、ΔｎとΔＮは等しくなり、ｎ₂
＝ｎ_e ，ｎ₁ ＝ｎ_o となる。しかし、本発明のＬＣＤ
は、チルトアップもしくはチルトダウンしながらツイス
トするため、ΔＮはΔｎの値より小さくなる傾向があ
る。このため、液晶組成物のΔｎの設定は任意のΔＮよ
り大きい値に設定する必要がある。

【０１２７】本発明のＬＣＤにおけるＬＣＤの光直進率
は、前述の式、Ｔ〜ｃｏｓ² （ΔＮｄ・π／λ）で表さ
れるので、ΔＮｄ／λ＝１／２のときが光直進率が０と
なり、最も大きな回折格子効果が得られる。ΔＮｄ／λ
＝１／２が実現するΔｎｄは、種々のΔｎｄを変化さ
せ、電気光学特性を測定することにより、以下の範囲内
に設定すればよいことが実験により確認された。

【０１２８】可視光全領域４００ｎｍ〜７００ｎｍから
なる光を入射させる場合、液晶組成物の屈折率異方性Δ
ｎと液晶層厚ｄの積が、３５０ｎｍ≦Δｎｄ≦１０５０
ｎｍとなるような範囲内で設定すればよい。３５０ｎｍ
より小さい場合、十分な散乱効果が得られず、１０５０
ｎｍより大きいと電気光学特性に極値を２以上もつこと
になる。このことは、実験により確認した。

【０１２９】もしくは、分光特性のバンド幅が１００ｎ
ｍ以下である単色光を入射させる場合、入射させる単色
光の中心波長をλとしたとき、Δｎｄは、（λ−５０）
／２ｎｍ≦Δｎｄ≦２（λ＋５０）ｎｍの範囲内で設定
すればよい。

【０１３０】上述の可視光領域の範囲と同様に、Δｎｄ
の値が大きいと、液晶セルの電気光学特性に極値が複数
生じてしまい、またΔｎｄが上記の範囲より小さいと、
散乱効果が低いことが実験により確認された。

【０１３１】また、本発明におけるＬＣＤの散乱像は、
屈折効果と回折格子効果とを利用しているため、光が一
定の角度に回折された点状散乱像となる。例えば、図８
に示すＬＣＤの構成の散乱像は、図１７（ａ）および図
１７（ｂ）に示すように、光源２５よりの光はストライ
プ電極を有するＬＣＤ４７と直交する方向の直線上に点
状散乱が確認できる。図１７（ａ）は電圧無印加時を、
図１７（ｂ）は電圧印加時をそれぞれ示す。図１７
（ｂ）に示す散乱像の１次回折角度θは次式で表され
る。

【０１３２】ｓｉｎθ〜λ／Ｐ ここでＰは、液晶分子により形成された屈折率分布の周
期である。本発明のＬＣＤにおいて、１次回折角度θは
１ｄｅｇ以上必要である。１ｄｅｇ以下であると、０次
回折光と１次回折光の距離が近くなりすぎ、回折光同士
が重なってしまい、充分な散乱効果が得られなくなって
しまう。また、１次回折角度は大きいほど散乱角度も大
きくなる。回折角を大きくするためには、屈折率分布の
周期を小さくすればよい。

【０１３３】しかし、本発明者らは、屈折率分布の周期
は電極の非導電体部と導電体部の和とほぼ等しいことを
確認しており、非導電体部と導電体部の幅には前述のよ
うな種々の制約があり、あまり幅を狭めることはできな
い。本発明者らは、１次回折角度が１０ｄｅｇすなわち
非導電体部と導電体部の幅和が２．５μｍ（λ＝４４０
ｎｍ）が限界であることを確認した。また、１次回折角
度が１ｄｅｇのときは、非導電体部と導電体部の幅の和
は、３６μｍ（λ＝６４０ｎｍ）である。

【０１３４】よって、電極付き基板において、一方の導
電体部と非導電体部からなる電極を持つ基板と、他方の
電極全面が導電体である基板とを対向させた本発明の第
１のＬＣＤの場合は、２．５μｍ≦ＥＥ＋ＲＳ≦３６μ
ｍの範囲内で設定すればよい。

【０１３５】導電体部と非導電体部からなる電極を持つ
２枚の基板を組み合わせた本発明の第２のＬＣＤの場合
は、２．５μｍ≦ＲＥ＋ＳＳ≦３６μｍ、および２．５
μｍ≦ＦＥ＋ＳＳ≦３６μｍの範囲内に設定すればよ
い。

【０１３６】このような種々の条件を設定することによ
り、本発明のＬＣＤは、屈折レンズ効果と回折格子効果
により、散乱角度の大きい高い散乱効果を得ることが可
能である。

【０１３７】また、本発明のＬＣＤを捩じれ角０ｄｅｇ
で作製し、直交した２枚の偏光板間に各ラビング方向と
一方の偏光板の吸収軸が平行となるように組み合わせる
と、散乱光源を用いた場合でも透過型のディスプレイと
することができる。この場合、複屈折効果を利用した光
学モードとなり、前述した透過率は低下するが、光透過
状態を液晶層の光散乱状態によって実現するため、視角
依存性が少ないといった効果を得る。特に、階調表示を
した際に表示が反転するような現象が生じないため、直
視型のディスプレイとして、従来のＴＮ−ＬＣＤなどよ
り優れた表示特性を得ることができる。

【０１３８】本発明のＬＣＤは、光を散乱させる機能を
有するので、ＬＣＤを照射する光源は、ＬＣＤ面内に対
して垂直な角度を有する平行光であることが望ましい。
具体的には、ＬＣＤ平面の法線方向となす角度が１０ｄ
ｅｇ未満の角度の光を入射することがてきれば、光源と
して問題がないことが実験により確認された。光を平行
にする手段として、たとえばシュリーレン光学系等が挙
げられる。

【０１３９】図１８は、一般に用いられるシュリーレン
光学装置の構成図である。シュリーレン光学装置は、反
射鏡５８およびランプ５９から構成される平行光源４５
とＬＣＤ４７、集光レンズ４８、不要光を取り除く絞り
４９、表示画像を拡大投影する投影レンズ５０、スクリ
ーン５１から構成されている。

【０１４０】つぎに動作について説明する。光源から平
行光束として出射した照明光束はＬＣＤ４７に照射され
る。光源５９のランプとしては、たとえばメタルハライ
ドランプ、キセノンランプ等の放電ランプやハロゲンラ
ンプ等が反射鏡５８と合わせて使用される。ＬＣＤ４７
の面上には画像が表示され、表示画像の濃淡に応じて面
内に入射した光束が透過または散乱される。ＬＣＤ４７
の表示面に対して垂直に出射した光束Ｌo は集光レンズ
４８により絞り上に集光され、絞り４９を透過した後
に、投射レンズ５０に入射する。ＬＣＤ４８で散乱し、
集光レンズ４８を透過した光束Ｌe は絞り４９により遮
断され、投射レンズ５０に入射することはできない。す
なわち絞り４９は不要光（散乱光）を選択的に遮断し、
ＬＣＤ４７からほぼ垂直に出射する光束のみを選択的に
投射レンズに送り込むことにより、コントラストを向上
させる働きをする。投射レンズ５０を透過した光束はス
クリーン５１上に拡大結像される。

【０１４１】本発明の第１または第２のＬＣＤを用いる
投影型液晶表示装置について図１９および図２０により
説明する。

【０１４２】図１９に示す投影型液晶表示装置は、光源
４５よりの光はシュリーレンレンズ４６によりほぼ平行
光となり本発明のＬＣＤ４７と集光レンズ４８を経て投
射レンズ５０によりスクリーン５１に投影される構造と
なっている。ＬＣＤに入射された平行光のうち直進した
光のみを投影するために集光レンズ４８の焦点の位置に
絞り４９を設けてＬＣＤ４７で散乱させた光を遮断する
構成となっている。

【０１４３】また、図２０に示す投影型液晶表示装置
は、本発明のＬＣＤを２枚以上用い、図１９で使用した
光源と同等の機能を持つＲＧＢの３波長を含む白色光源
５７を用い、これを任意の波長に分光させる。分光させ
る手段としては、ダイクロイックミラー、カラーフィル
タ等が挙げられる。分光させた光をそれぞれＬＣＤ４７
ａ，４７ｂ，４７ｃに入射させている。こうすることに
より、各波長毎に光路を制御することが可能となる。よ
って、カラー表示が実現できる。

【０１４４】本発明のＬＣＤをマトリクス表示に用いた
場合、変調部画素面積つまりは開口部の値によっては、
全体の透過率が低くなる問題が生じる。とくに投影型液
晶表示装置に用いるＬＣＤは素子の単純化が構成上必要
とされる。単純マトリクスの場合は絶縁領域が、またス
イッチング素子の場合はスイッチング素子や配線領域を
含めて非変調部の占める割合が大きくなる。コントラス
トを確保するためには、これら非変調部を遮光すること
が望ましいので、これらＬＣＤは事実上透過率が低くな
っていた。

【０１４５】このような問題は、ＬＣＤの光透過路に光
学的に凸レンズと同等の機能を有する層を設けることで
解決することができる。そのような例を図２１および図
２２に示す。図２１において、入射光側外面後面の基板
間に、光学的に凸レンズと同等の機能を有する層６０を
設け、遮光層に進行する光を画素の開口部内変調部に集
光させている。また、本発明のＬＣＤにおいて、液晶層
に入射して通過する光は基板法線方向に平行な光路をと
ることが望ましい。よって、図２１に示すように、開口
部に集光した光の進行方向が基板法線方向とほぼ同一方
向となれば、透過率向上とともにコントラストの維持を
実現できる。こうした作用を得るには、図２２に示すよ
うに、本発明のＬＣＤの入射光側基板の電極と前述の光
学的に凸レンズと同等の機能を有する層との間に、光学
的に凸レンズもしくは凹レンズと同等の機能を持つ層６
０を設ければよい。光学的に凸レンズと同等の機能を持
つ層と光学的に凸レンズもしくは凹レンズと同等の機能
を持つ層を透過した光は、ＬＣＤ面内の法線方向とのな
す角度が、入射光のＬＣＤ面内の法線方向となす角度の
０．９ないし１．１倍となるように前述の光学的に凸レ
ンズと同等の機能を制御すれば、液晶層に入射される光
は平行度を保つことができ透過率とともにコントラスト
の維持が実現できる。

【０１４６】

【実施の形態】以下、本発明の第１の実施例に係わる投
写型表示装置を図面を参照して説明する。

【０１４７】図２３はこの投写型表示装置の構成を示
す。この投写型表示装置は、回転楕円型のミラー１０
１、光源ランプ１０２、電動絞り１０４、コンデンサレ
ンズ１０３、散乱型液晶表示素子１０８、フィールドレ
ンズ１０９、投射レンズ１１０、および電動絞り１１１
が光軸上に並べられた光学系を有する。ランプ１０２か
ら得られた光は直接ミラー１０１で反射してコリメータ
レンズ１０３に入射する。コリメータレンズ１０３はこ
の入射光を互いに平行な光線として液晶表示素子１０８
に入射させる。この液晶表示素子１０８は入射光の空間
的な伝搬方向を２次元領域で変調するもので、液晶表示
素子駆動回路１０７により駆動される。この液晶表示素
子１０８は液晶材料が高分子樹脂中に分散された液晶層
を一対の透明電極基板間に備えた液晶パネルである。フ
ィールドレンズ１０９は液晶表示素子１０８からの変調
光を投射レンズ群１１０に導き、投射レンズ群１１０は
この変調光を反射型スクリーンＳＣに投射する。すなわ
ち、この投射型表示装置の基本的な表示原理は従来と同
様である。

【０１４８】この表示装置では、電動絞り１０４が光源
ランプ１０２およびコリメータレンズ１０３間に配置さ
れ、電動絞り１１１が投射レンズ群１１０内に配置され
る。電動絞り１０４は液晶表示素子１０８に入射される
光線の角度範囲を制御するため光源ランプ１０２からの
光源光の光束を絞り、電動絞り１１１はスクリーンＳＣ
に投射される光線の角度範囲を制御するため液晶表示素
子１０８からの変調光の光束を絞る。電動絞り１０４お
よび１１１の各々は耐熱性に優れた５枚のセラミックブ
レードＣＢおよびサーボモータＭとを有し、セラミック
ブレードＣＢの組み合わせにより構成される円形の開口
の寸法、すなわち半径ｒをサーボモータＭで変化させる
ことにより集光角が変化する円形の可変絞りとして機能
する。

【０１４９】さらにこの表示装置は、表示動作全体を制
御する表示制御回路１２１、この表示制御回路１２１に
よって指定される輝度レベルに設定されたラスター信号
を発生するラスター信号発生回路１２２、表示制御回路
１２１によって指定される集光角、すなわち開口半径ｒ
を持つよう電動絞り１０４および１１１絞りの各々を駆
動する絞り駆動回路１２３、スクリーンＳＣの明るさを
検出しこの明るさに応じたアナログ電圧信号を発生する
光センサ１２８、および光センサ１２８からの電圧信号
をデジタル信号に変換して表示制御回路１２１に入力す
るための光センサインターフェイス回路１２４を有す
る。

【０１５０】表示制御回路１２１は、データバス１２５
を介してラスター信号発生回路１２２、絞り駆動回路１
２３、および光センサインターフェース回路１２４に接
続され、光センサ１２８は、光センサインターフェース
回路１２４に接続され、絞り駆動回路１２３は、電動絞
り１０４および１１１絞りに接続され、液晶表示素子駆
動回路１０７は、液晶表示素子１０８に接続される。

【０１５１】この表示装置は、ラスター信号発生回路１
２２の状態によって制御される切替スイッチＳＷ１およ
びＳＷ３と、絞り調整を命じるプッシュスイッチＳＷ２
を有する。スイッチＳＷ１は、映像信号が供給されるビ
デオ入力端１３１に接続される第１接点、ラスター信号
発生回路１２２のラスター信号出力端に接続される第２
接点、液晶表示素子駆動回路１０７に接続される共通接
点、およびラスター信号発生回路１２２のステータス出
力端子に接続される制御端子を有する。

【０１５２】スイッチＳＷ２は、表示制御回路１２１の
一対のスイッチ接続端子間に接続される。スイッチＳＷ
３は、可変抵抗１２７の一端に接続される第１接点、固
定抵抗１２６の一端に接続される第２接点、絞り駆動回
路１２３の抵抗接続端子の一方に接続される共通接点、
およびラスター信号発生回路１２２のステータス出力端
子に接続される制御端子を有する。固定抵抗１２６およ
び可変抵抗１２７の他端は、絞り駆動回路１２３の抵抗
接続端子の他方に接続される。

【０１５３】表示制御回路１２１は、スイッチＳＷ２が
押されたことを検出して絞り調節モードを設定する。ラ
スター信号発生回路１２２は、通常停止状態に維持さ
れ、この絞り調節モードにおいて動作状態にされる。ス
イッチＳＷ１は、ラスター信号発生回路１２２が停止状
態にあるときに供給されるステータス信号の下で共通接
点を第１接点に接続され、ラスター信号発生回路１２２
が動作状態にあるときに供給されるステータス信号の下
で共通接点を第２接点に接続される。すなわち、通常ス
イッチＳＷ１は、映像信号を液晶表示素子駆動回路１０
７に供給し、スイッチＳＷ３は、可変抵抗１２７を絞り
駆動回路１２３を接続する。

【０１５４】ラスター信号発生回路１２２が絞り調節モ
ードの設定により動作状態になった場合、スイッチＳＷ
１は、ラスター信号を液晶表示素子駆動回路１０７に供
給し、スイッチＳＷ２は、固定回路１２６を絞り駆動回
路１２３に接続する。

【０１５５】絞り駆動回路１２３は、固定抵抗１２６に
接続された状態において電動絞り１０４および１１１を
表示制御回路１２１によって指定される集光角、すなわ
ち開口半径に調整する。可変抵抗１２７は、こうして設
定された集光角をさらに修正するために設けられたもの
で、手動で操作される。絞り駆動回路１２３は、可変抵
抗１２７に接続された状態において可変抵抗１２７が操
作されたとき、集光角の値を可変抵抗１２７の抵抗値に
応じて正および負の方向に修正する。

【０１５６】光センサ１２８は、例えばフォトダイオー
ドで構成され、スクリーンＳＣの明るさは、光センサ１
２８から光センサインターフェース１２４を介して表示
制御回路１２１に供給される信号に基づいて測定され
る。

【０１５７】表示制御回路１２１は、様々なデータ処理
を行うマイクロプロセッサＭＰおよびこのマイクロプロ
セッサＭＰの制御プログラムおよび様々なデータを格納
するメモリＳＭを有する。制御プログラムは、絞り制御
モードで最適な集光角を決定するための処理ルーチンを
含む。

【０１５８】次に、この表示装置の動作を図２４及び図
２５を参照して説明する。

【０１５９】表示制御回路１２１は、電源投入に伴って
制御プログラムを実行することにより、図２４に示す表
示制御処理を行う。この表示制御処理が開始されると、
ステップＳ２０１でプッシュスイッチＳＷ２が押された
かどうかがチェックされる。プッシュスイッチＳＷ２が
押されたことが検出されると、表示制御回路１２１は、
ステップＳ２０２でラスター信号発生装置１２２を動作
状態にするため、絞り調整モードを設定し、ラスター信
号の輝度レベルを最高にするようラスター信号発生装置
１２２に指定する。

【０１６０】スイッチＳＷ１は、ラスター信号発生装置
１２２から発生されたラスター信号を液晶表示素子駆動
回路１０７に供給し、スイッチＳＷ３は、固定抵抗１２
６を絞り駆動回路１２３に接続する。このとき、液晶表
示素子駆動回路１０７は、ラスター信号に対応して光透
過率（変調度）が最大となるよう、液晶表示素子１０８
を駆動し、スクリーンＳＣ全体に白画像を表示させる最
も明るい変調光を出射させる。この後、表示制御回路１
２１は、ステップＳ２０３で様々な絞りの集光角に対す
るスクリーンＳＣの明るさを求める測定処理を行う。

【０１６１】図２６は、この測定処理をさらに詳細に示
す。表示制御回路１２１は、液晶表示素子１０８を実際
に駆動するために要する応答時間を考慮して決定され
る。０．５秒程度の時間が経過するのをステップＳ２５
２で各絞りを最も絞った状態に設定するために、集光角
１．０×１０^-3ｓｒａｄを絞り駆動回路１２３に指定す
る。表示制御回路１２１は、各絞りが最も絞られた状態
で光センサ１２８により検出されたスクリーンの明るさ
をステップＳ２５４で測定する。

【０１６２】その後、表示制御回路１２１は、ステップ
２５３で集光角度を０．５×１０^-3ｓｒａｄの割合で増
加させ、集光角が増大される毎に光センサ１２８により
検出されたスクリーンの明るさをステップＳ２５４で測
定する。ステップ２５５で集光角が９．５×１０^-3ｓｒ
ａｄという絞りを最も開いた状態にする値に達したこと
が検出されると、白画像を表示した場合の測定処理が終
了し、図２４に示すステップＳ２０４が実行される。

【０１６３】このステップ２０４では、表示制御回路１
２１は、ステップＳ２０２でラスター信号の輝度レベル
を最低にするよう、ラスター信号発生装置１２２に指定
する。スイッチＳＷ１およびＳＷ２は、ステップＳ２０
２のときと同様に機能する。このとき、液晶表示素子駆
動回路１０７は、ラスター信号に対応して光透過率（変
調度）が最小となるよう、液晶表示素子１０８を駆動
し、スクリーンＳＣ全体に黒画像を表示させる最も暗い
変調光を出射させる。

【０１６４】その後、表示制御回路１２１は、ステップ
Ｓ２０５で再び図２７に示す測定処理を行う。黒画像を
表示した場合の測定処理が終了すると、ステップＳ２０
６が実行される。

【０１６５】このステップＳ２０６では、表示制御回路
１２１が集光角とコントラスト比との関係を示すデータ
テーブルを作成する。このデータテーブルは、同一集光
角に対してステップＳ２０３で得られた明るさの測定値
とステップＳ２０５で得られた明るさの測定値との比を
コントラスト比として求めることにより作成される。表
示制御回路１２１は、ステップＳ２０７でコントラスト
比が最大となる最適な集光角を絞り駆動回路１２３に指
定する。

【０１６６】絞り駆動回路１２３がこの最適な集光角を
持つよう電動絞り１０４及び１１１の各々を駆動する
と、表示制御回路１２１はラスター信号発生装置１２２
を停止状態にするため、絞り調整モードを解除し、再び
ステップＳ２０１を実行する。絞り調整モードの解除
後、スイッチＳＷ１は、ビデオ入力端に入力される映像
信号を変調駆動回路１０７に供給し、スイッチＳＷ３
は、可変抵抗１２７を絞り駆動回路１２３に接続する。

【０１６７】上述した実施例では、スイッチＳＷ２を押
すことにより、コントラスト比が最大となる絞りの最適
集光角が求められ、絞りがこの最適集光角を持つように
自動的に調整される。可変抵抗器１２７は、この調整後
利用可能になるので、最適集光角の下で得られる表示画
像の明るさをさらに好みに応じて明るくまたは暗くなる
方向に変更することができる。

【０１６８】実施例１に用いた液晶表示素子の構造を以
下に説明する。

【０１６９】図８は、第１のＬＣＤの上下電極のパター
ンを示す斜視図である。図９（ａ）は電圧無印加時の電
極を相対向させた液晶セルの平面図と断面図、図９
（ｂ）は電圧印加時の液晶セルの平面図と断面図であ
る。

【０１７０】ガラスでできた上基板１１の一方の面にＩ
ＴＯ（Indium Tin Oxide）からなるストライプ状の透明
な上電極３３を形成し、その表面に上配向膜（ＪＡＬＳ
−２０４−Ｒ１４、日本合成ゴム製）３５を積層する。
他方のガラスでできた下基板３２の一面にＩＴＯからな
る透明な下電極３４を形成し、その表面に下配向膜（Ｊ
ＡＬＳ−２０４−Ｒ１４、日本合成ゴム製）３６を積層
する。上配向膜３５および下配向膜３６のプレチルト角
は８７°である。

【０１７１】上電極３３は、大きさが９６μｍ×９６μ
ｍである。１画素毎に幅１６μｍの複数のスリット状の
非導電体部３３ｂを有して幅８μｍの導電体部３３ａを
２４μｍピッチでストライプ状に配列したパターンであ
り、１画素９６μｍ幅の中に４本の導電体部３３ａを形
成する。相対する下電極３４は１画素内全面が導電体部
である。

【０１７２】下電極３４はＴＦＴスイッチング素子３９
を有し、ゲート線４３と信号線４４に接続される。

【０１７３】上配向膜３５の配向方向Ｆおよび下配向膜
３６の配向方向Ｒは図８に示すように、電極の導電体に
平行するように、かつ１８０°異なる方向となるように
設定する。これら方向にラビング処理をした。また上下
基板の間隙を５μｍとし液晶セルを形成する。この基板
間に誘電率異方性が負のネマティック液晶（ＺＬＩ−４
３３０、メタルジャパン製）を充填し、液晶層４０とす
る。この液晶は屈折率異方性（Δｎ）が０．１４３で、
Δｎｄは７３５ｎｍである。図９（ａ）および図９
（ｂ）において、Ｍは棒状の液晶分子の形状を模式図的
に表す。

【０１７４】ここで、散乱型液晶で得られた表示実験の
結果を示す。コントラスト比は集光角１．０×１０^-3ｓ
ｒａｄの場合で７０：１、集光角９．５×１０^-3ｓｒａ
ｄの場合で１８：１となった。また、白画像表示時の光
量は、集光角１．０×１０^-3ｓｒａｄの場合で１８ｌｍ
で、集光角９．５×１０^-3ｓｒａｄの場合で７５ｌｍの
表示であった。また、部屋の明るさを変えて表示実験を
行ってみたが、その都度スイッチＳＷ２を押すことで電
動絞り１０４および１１１の集光角がコントラスト比を
最大とする最適値に速やかに調整されるため、こうした
使用環境の変化に対して容易に対処できる。

【０１７５】以下、本発明の第２の実施例に係る投射型
表示装置を図２６を参照して説明する。

【０１７６】この第２の実施例の表示装置は、表示制御
回路１２１に設けられたメモリＳＭの内容を除いて第１
の実施例の装置と全く同様のハードウエアで構成され
る。このため、同様部分を同一参照符号で示し、ハード
ウエア部分の説明を省略する。この実施例では、電動絞
り１０４および１１１に共通な可変範囲にある様々な集
光角とこれら集光角の下で白画像および黒画像をそれぞ
れ表示するために、変調素子から出射される変調光強度
との標準的な関係を示すデータテーブルが予めメモリＳ
Ｍに格納され、制御プログラムがこのテーブルを使用す
るために修正される。

【０１７７】すなわち、表示制御回路１２１は、電源投
入に伴って制御プログラムを実行することにより、図２
８に示す表示制御処理を行う。この表示制御処理が開始
されると、ステップＳ３０１でプッシュスイッチＳＷ２
が押されたかどうかがチェックされる。プッシュスイッ
チＳＷ２が押されたことが検出されると、表示制御回路
１２１は、ステップＳ３０２でラスター信号発生装置１
２２を作動状態にするため、絞り調整モードを設定し、
２．１×１０^-3ｓｒａｄという標準的な絞りの集光角を
絞り駆動回路１２３に指定し、さらにステップＳ３０３
でラスター信号の輝度レベルを最高にするよう、ラスタ
ー信号発生装置１２２に指定する。

【０１７８】スイッチＳＷ１は、ラスター信号発生装置
１２２から発生されたラスター信号を変調素子駆動回路
１０７に供給し、スイッチＳＷ３は、固定抵抗１２６を
絞り駆動回路１２３に接続する。このとき、変調素子駆
動回路１０７は、ラスター信号に対応して光透過率（変
調度）が最大となるよう変調素子１０８を駆動し、スク
リーンＳＣ全体に白画像を表示させる最も明るい変調光
を出射させる。

【０１７９】その後、表示制御回路１２１は、変調素子
１０８を実際に駆動するために要する応答時間を考慮し
て決定される０．５秒程度の所定時間が経過するのをス
テップＳ３０４で待ち、絞りの集光角が２．１×１０^-3
ｓｒａｄに設定された状態で光センサ１２８により検出
された明るさをステップＳ３０５で測定する。さらに、
表示制御回路１２１は、ステップＳ３０６でラスター信
号の輝度レベルを最低にするよう、ラスター信号発生装
置１２２に指定する。

【０１８０】スイッチＳＷ１およびＳＷ３は、ステップ
Ｓ３０３のときと同様に機能する。このとき、変調素子
駆動回路１０７は、ラスター信号に対応して光透過率
（変調度）が最小となるよう、変調素子１０８を駆動
し、スクリーンＳＣ全体に黒画像を表示させる最も暗い
変調光を出射させる。この後、表示制御回路１２１は、
変調素子１０８を実際に駆動するために要する応答時間
を考慮して決定される０．５秒程度の所定時間が経過す
るのをステップＳ３０７で待ち、絞りの開口角が２．１
×１０^-3ｓｒａｄに設定された状態で光センサ１２８に
より検出された明るさをステップＳ３０８で測定する。

【０１８１】表示制御回路１２１は、ステップＳ３０９
で、白画像をスクリーンに表示した状態において得られ
る明るさＬ_ONと変調素子１０８から出射される変調光の
強度Ｉ_ONおよび背景の明るさＬ_O との関係を表す式Ｌ_ON
＝ｑＩ_ON＋Ｌ_O 、並びに黒画像がスクリーンに表示され
た状態において得られる明るさＬ_OFF と変調素子１０８
から出射される変調光の強度Ｉ_OFF および背景の明るさ
Ｌ_O との関係を表わす式Ｌ_OFF ＝ｑＩ_OFF ＋Ｌ_O に含ま
れる投射係数ｑおよび背景の明るさＬ_O を求める。

【０１８２】すなわち、ステップＳ３０５およびＳ３０
８で得られたＬ_ONおよびＬ_OFF の測定値が変調光の強度
Ｉ_ONおよびＩ_OFF と共にこれらの式に代入される。ここ
で、ｑは正の定数であり、Ｉ_ONおよびＩ_OFF はメモリＳ
Ｍに格納されたデータテーブルから得られる値である。
その後、ステップＳ３１０で、表示制御回路１２１はス
テップＳ３０９で既知となったｑおよびＬ_O をステッブ
Ｓ３０９で示したＬ_ON＝ｑＩ_ON＋Ｌ_O およびＬ_OFF ＝ｑ
Ｉ_OFF ＋Ｌ_O という２つの式に代入し、さらに絞りに共
通な可変範囲において集光角を変化させたとしてデータ
テーブルから得られる変調光の強度Ｉ_ONおよびＩ_OFF を
これらの式に代入することにより、コントラスト比Ｌ_ON
／Ｌ_OFF が最大となる集光角を求め、ステッブＳ３１１
でこの集光角を絞り駆動回路１２３に指定する。

【０１８３】絞り駆動回路１２３がこの集光角を持つよ
う電動絞り１０４および１１１の各々を駆動すると、表
示制御回路１２１は、ステップＳ３１２でラスター信号
発生装置１２２を停止状態にするため、絞り調整モード
を解除し、再びステップＳ３０１を実行する。絞り調整
モード解除後、スイッチＳＷ１は、ビデオ入力に入力さ
れる映像信号を変調素子駆動回路１０７に供給し、スイ
ッチＳＷ３は、可変抵抗１２７を絞り駆動回路１２３に
接続する。

【０１８４】この第２の実施例では、第１の実施例と同
様にスイッチＳＷ２を押すことにより、コントラスト比
が最大となる絞りの最適な集光角が求められ、絞りがこ
の最適集光角を持つよう、自動的に調整される。可変抵
抗器１２７は、この調整後、利用可能になるので、最適
集光角の下で得られる表示画像の明るさをさらに好みに
応じて明るくまたは暗くなる方向に変更することができ
る。

【０１８５】さらにこの実施例では、絞りの集光角を短
時間で最適化することができる。すなわち、第１の実施
例では、白画像および黒画像をスクリーンに表示させた
状態で、可変範囲において０．５×１０^-3ｓｒａｄの割
合で絞りの集光角を変化させ、その度にスクリーンの明
るさを測定しなくてはならない。これに対し、第２の実
施例では、スクリーンの明るさを測定する回数がメモリ
ＳＭに予め用意されたデータテーブルを利用することに
より２回に低減でき、その結果、絞りの集光角を最適化
するために必要とされる時間を、５秒以下にすることが
可能になる。

【０１８６】また、この第２の実施例においては、式Ｌ
＝ｑＩ＋Ｌ_O におけるｑおよびＬ_Oを推定するために、
標準的な集光角において得られる最も明るい光強度Ｉ_ON
の変調光および最も暗い光強度Ｉ_OFF の変調光の２つを
各々出射光として用いて明るさＬを測定したが、それ以
外の変調状態を用いても、本発明の主旨を損なうもので
はない。

【０１８７】例えば、所定の中間調レベルに設定された
変調素子の変調度において集光角を最大としたときに得
られる変調光の光強度ＩAMAXおよび集光角を最小にした
ときに得られる変調光の光強度Ｉ_AMINと、これら変調光
をそれぞれ出射光として用いて測定された明るさＬ_AMAX
およびＬ_AMINとを次式（１４）および（１５）に代入す
ることによりｑおよびＬ_O を求めてもよい。

【０１８８】 Ｌ_AMAX＝ｑＩ_AMAX＋Ｌ_O …（１４） Ｌ_AMIN＝ｑＩ_AMIN＋Ｌ_O …（１５） 要点は、ｑおよびＬ_O を求めるために少なくとも２つの
異なる光強度の変調光をスクリーンＳＣに投射し、この
ときに得られるスクリーンＳＣの明るさを測定すること
にある。ただし、ｑおよびＬ_O の精度はこれら変調光の
強度差が大きいほど向上することから、一方の変調光の
強度を最大に設定し他方の変調光の強度を最小にするこ
とが好ましい。

【０１８９】また、２つの異なる強度の変調光を投射す
る代わりに例えば３つ以上ｎ個の異なる変調光を投射す
ることもできる。これら変調光の投射により得られる明
るさＬi は、次式（１６）によって表される。

【０１９０】 Ｌ_i ＝ｑＩ_i ＋Ｌ_O （ｉ＝１，２，…，ｎ） …（１６） この場合、ｑおよびＬ_O を最小自乗法等の手法を用いて
求めてもよい。これらｑおよびＬ_O が求められれば、様
々な比ｑ／Ｌ_O に対する最適な絞り状態の関係を示す一
次元のデータテーブルから、求めたｑおよびＬ_O の比に
対応する最適な絞りの状態を決定することができる。

【０１９１】尚、上述した各実施例では、反射型のスク
リーンＳＣがフロント側で表示画像を見るために用いら
れたが、透過型のスクリーンがリア側で表示画像を見る
ために用いられてもよい。

【０１９２】さらに、各実施例では、表示装置が変調素
子の透過光を変調光として利用するように構成された
が、変調素子の反射光を利用するように構成されてもよ
い。

【０１９３】

【発明の効果】本発明によれば、散乱型液晶表示素子と
して、各画素において実効的に一様な分子配列をするこ
とにより光透過状態を実現し、また、２種以上の電界方
向をもって、屈折レンズ効果や回折格子効果を得ること
により、光散乱状態を実現するような原理に基づく新規
な液晶表示素子を用い、前記液晶表示素子に入射する光
束の角度分布を反映するスクリーンの明るさが表示画像
のコントラスト比を最大とする絞り調整に利用されるた
め、スクリーンが置かれた環境の下でより見やすい表示
画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための、ランプから平行光線
を得るコリメータ光源の一例を示す図。

【図２】図１に示すコンデンサレンズの入射光線を示す
図。

【図３】図１に示す液晶表示素子への入射光束の角度分
布と液晶表示素子からの出射光束の角度分布との関係を
示す図。

【図４】照明された部屋に置かれたスクリーン上に画像
を表示させた場合に集光角に対応して測定された液晶表
示素子からの出射光束の強度および画像のコントラスト
比を示す特性図。

【図５】先に提案され液晶表示素子を説明する図で、
（ａ）は上下電極のパターンを示す斜視図、（ｂ）は電
圧印加時の液晶セルの平面図と断面図。

【図６】スプレイ配列の液晶分子の印加電圧の有無によ
る振る舞いを説明する断面略図であり、（ａ）〜（ｃ）
は電圧無印加時、（ｄ）〜（ｆ）は電圧印加時を示す
図。

【図７】理想的な液晶分子配列を示す図

【図８】本発明の液晶表示装置に使用される第１の液晶
表示素子における上下電極のパターンを示す斜視図。

【図９】本発明の液晶表示装置に使用される第１の液晶
表示素子を説明する図で、（ａ）は電圧無印加時の液晶
セルの平面図と断面図、（ｂ）は電圧印加時の液晶セル
の平面図と断面図。

【図１０】ＥＥとＲＳが交互に配置される断面形状の一
例を示す図。

【図１１】ＥＥとＲＳが交互に配置される断面形状の他
の一例を示す図。

【図１２】本発明の一実施例を説明する図。

【図１３】電圧無印加時のＥＥとＲＳとの関係を説明す
る図。

【図１４】電圧印加時のＥＥとＲＳとの関係を説明する
図。

【図１５】本発明の液晶表示装置に使用される第２の液
晶表示素子における上下電極のパターンを示す斜視図。

【図１６】本発明の液晶表示装置に使用される第２の液
晶表示素子を説明する図で、（ａ）は電圧無印加時の液
晶セルの平面図と断面図、（ｂ）は電圧印加時の液晶セ
ルの平面図と断面図。

【図１７】本発明の液晶表示装置に使用される第２の液
晶表示素子の散乱像を示す図。

【図１８】シュリーレン光学装置の構成図。

【図１９】投影型液晶表示装置を示す図。

【図２０】他の投影型液晶表示装置を示す図。

【図２１】液晶セルとマイクロレンズの断面図を示す
図。

【図２２】他の液晶セルとマイクロレンズの断面図を示
す図。

【図２３】本発明の第１の実施例に係る投射型表示装置
の構成を示す図。

【図２４】図２３に示す表示装置の動作を説明するため
のフローチャート。

【図２５】図２４示す測定処理をさらに詳細に示すフロ
ーチャートである。

【図２６】本発明の第２の実施例に係る投射型表示装置
の動作を説明するためのフローチャート。

【図２７】従来の投射型表示装置の構成を概略的に示す
図。

【符号の説明】

３１…上基板、３２…下基板、３３…上電極、３３ａ…
上電極導電部、３３ｂ…上電極非導電部、３４…下電
極、３４ａ…下電極導電部、３４ｂ…下電極非導電部、
３５…上配向膜、３６…下配向膜、３９…スイッチング
素子、４０…液晶層、４３…ゲート線、４４…信号線、
４５…光源、４６…シュリーレンレンズ、４７…ＬＣ
Ｄ、４８…集光レンズ、４９…絞り、５０…投射レン
ズ、５１…スクリーン、５２…駆動装置、５３…ビテオ
信号出力装置、５４，５５…ダイクロイックミラー、５
６…全反射ミラー、５７…白色光源、５８…反射鏡、５
９…ランプ、６０…マイクロレンズ層、１０１…回転楕
円型のミラー、１０２…ランプ、１０３…コンデンサレ
ンズ、１０４…電動絞り、１０７…変調素子駆動回路、
１０８…散乱型変調素子、１０９…フィールドレンズ、
１１０…投射レンズ群、１１１…電動絞り、１２１…表
示制御回路、１２２…ラスター信号発生回路、１２３…
絞り駆動回路、１２４…光センサインターフェース、１
２６…固定抵抗、１２７…可変抵抗、１２８…光セン
サ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽藤 仁 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 渡邉 好浩 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 中村 弘喜 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 生垣 展 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源光学系と、 この光源光学系から出射された光の空間的な伝搬方向を
   ２次元領域で変調する液晶表示素子と、 この液晶表示素子からの変調光を画像としてスクリーン
   に投射する投射光学系と、 前記光源光学系と前記液晶表示素子との間に配置され、
   前記光源光学系から前記液晶表示素子に入射する光束を
   制限する第１の絞り手段と、 前記液晶表示素子と前記投射光学系との間に配置され、
   前記液晶表示素子から前記投射光学系に入射する変調光
   の光束を制限する第２の絞り手段と、 絞り調節モードにおいて前記液晶表示素子に所定条件で
   変調光を生成させ、前記所定条件で生成される変調光が
   スクリーンに投射された状態で得られるスクリーンの明
   るさに基づいて、表示画像のコントラスト比を最大とす
   る最適値に前記第１および第２絞り手段のうちの少なく
   とも一方の集光角を調整する制御手段とを具備する液晶
   表示装置において、 前記液晶表示素子は、 対向配置され、それぞれの対向面に電極が形成された一
   対の基板と、 これら基板間に挟持されたネマティック液晶組成物から
   なる液晶層とを備え、 前記一対の基板の少なくとも一方の電極は、１画素毎に
   最も広い部分の幅を５０μｍ以下とする導電体部と最も
   広い部分の幅を５０μｍ以下とする非導電体部からなる
   領域を有し、少なくとも１画素毎に画素内の一部の領域
   において、一方の電極の導電体部と他方の電極の非導電
   体部が対向しており、かつ前記非導電体部の最も狭い部
   分の幅をＳとし、前記対向配置された一対の基板間の間
   隔をＤとしたとき、 Ｓ／２Ｄ≧ｔａｎ（π／９） の関係を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、第１および第２絞り手
   段の集光角を略一致させる制御を行うように構成されて
   いることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記スクリーン上の表
   示輝度を測定する測定手段を含むことを特徴とする請求
   項１に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記所定条件として少
   なくとも２種類の異なる光強度Ｉを設定する設定手段を
   含むことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記設定手段によって
   設定された少なくとも２種類の光強度Ｉと、これら光強
   度Ｉで生成された変調光がスクリーンに投射されたとき
   に前記測定手段により測定された表示輝度Ｌとを式Ｌ＝
   ｑＩ＋Ｌ_O （ｑ：投射係数，Ｌ_O ：液晶表示装置が置か
   れた環境からの光に基づく前記スクリ−ン上の環境輝
   度）に代入することにより投射係数ｑおよび環境輝度Ｌ
   _O を求める環境解析手段と、投射係数ｑおよび環境輝度
   Ｌ_O の様々な関係に対してコントラスト比を最大とする
   集光角を示すデータテーブルを格納する格納手段と、前
   記環境解析手段によって求められた投射係数ｑおよび環
   境輝度Ｌ_O の関係に対応して前記データテーブルにおい
   て集光角を特定し、この集光角を前記最適値に決定する
   処理手段を含むことを特徴とする請求項４に記載の液晶
   表示装置。
6. 【請求項６】 前記設定手段は、第１の光強度を設定す
   るために白画像表示用の変調度を指定し、第２の光強度
   を設定するために黒画像表示用の変調度を指定する指定
   手段を含むことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示
   装置。
7. 【請求項７】 前記白画像表示用の変調度で生成される
   変調光が前記スクリーンに投射された状態で前記集光角
   の可変範囲においてこの集光角を一定の割合で変化さ
   せ、この変化のたびに前記測定手段より測定される明る
   さをＬ_ONとし、前記黒画像表示の変調度で生成される変
   調光が前記スクリーンに投射された状態で前記集光角の
   可変範囲においてこの集光角を一定の割合で変化させ、
   この変化のたびに前記測定手段により測定される明るさ
   をＬ_OFF とし、各集光角について得られた明るさＬ_ONお
   よびＬ_OFF の比をコントラスト比として求め、このコン
   トラスト比が最大となる集光角を前記最適値として決定
   する処理手段を含むことを特徴とする請求項６記載の液
   晶表示装置。