JPH1062798A

JPH1062798A - 回折型液晶表示パネル

Info

Publication number: JPH1062798A
Application number: JP8218927A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Tsuda; 英昭津田; Tsutomu Kiyono; 勉清野; Takahiro Sasaki; 貴啓佐々木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-08-20
Filing date: 1996-08-20
Publication date: 1998-03-06
Anticipated expiration: 2016-08-20
Also published as: JP3684277B2

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶材料の屈折率異方性を十分利用すること
が可能な液晶表示パネルを提供する。【解決手段】少なくとも一方が透明の一対の基板が対
向配置される。一対の基板のうち少なくとも一方の基板
の対向面上に、可視光に対して回折現象を起こさせるオ
ーダのピッチで平行配置された複数の直線状電極のう
ち、一つおきの電極を相互に接続して構成される信号電
極が形成されている。複数の直線状電極のうち、信号電
極以外の電極を相互に接続して構成される基準電極が形
成されている。一対の基板のうち、少なくとも一方の対
向面上に配向膜が形成されている。一対の基板間に液晶
層が挟持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、特に光の回折を利用して光の透過、遮断を制御する
液晶表示パネルに関する。

【０００２】

【従来の技術】図８及び図９を参照して、回折現象を利
用した液晶表示パネルの構成及び原理を説明する。

【０００３】図８（Ａ）は、回折型液晶表示パネルの部
分断面図を示す。２枚の透明基板５０と５３が相互に対
向配置されている。透明基板５０の対向面上に、図の紙
面に対して垂直方向に延在する複数の細長い透明電極５
１が縞模様状に形成されている。例えば、透明電極５１
の幅は約５μｍ、間隙部の幅は約１５μｍである。透明
基板５０の対向面上に透明電極５１を覆うように配向膜
５２が形成されている。

【０００４】透明基板５３の対向面上にも、透明電極５
１と同様の透明電極５４が形成されている。透明電極５
４は、透明基板５０側の透明電極５１の間隙部のほぼ中
央に位置するような構成とされている。透明基板５０及
び５３のうち一方の基板にのみ透明電極が形成された幅
５μｍの帯状の領域Ｂと、いずれの基板にも透明電極の
形成されていない幅５μｍの帯状の領域Ａとが、図の横
方向に交互に並ぶ。この２種類の帯状の領域の配列ピッ
チは約１０μｍであり、可視光を回折させるのに十分小
さなピッチである。透明基板５３の対向面上に透明電極
５４を覆うように配向膜５５が形成されている。

【０００５】配向膜５２と５５との間に正の誘電率異方
性を有する液晶分子を含む液晶層５６が挟持されてい
る。配向膜５２と５５には、透明電極５１の長手方向に
対して平行な向きの配向処理が施されている。液晶層５
６内に記載した小円５７は、液晶分子の配列状態を模式
的に表す。液晶分子はホモジニアス配列し、その長軸方
向が透明電極５１の長手方向と平行になる。

【０００６】図８（Ｂ）は、透明電極５１と５４との間
に電圧を印加した場合の液晶分子の配列状態を示す。透
明電極５１と５４のいずれも形成されていない領域Ａに
おいて、基板面に対して斜め方向の電界が発生する。液
晶分子は、その長軸を電界に平行にするようにチルト
し、長方形５７ａで模式的に示すように、その長軸を基
板面に対して斜めにする。

【０００７】また、透明電極５１及び５４のうち一方が
形成されている領域Ｂにおいては十分な強さの電界が発
生しないため、液晶分子は、小円５７ｂで模式的に示す
ように、透明電極５１に平行な配列状態を維持する。

【０００８】透明電極５１の長手方向に平行な偏光成分
を有する直線偏光は、液晶層５６の領域Ｂを通過する際
に、液晶分子の異常光線に対する屈折率を感じ、領域Ａ
を通過する際に、常光線に対する屈折率を感じる。

【０００９】透明電極５１の長手方向に垂直な偏光成分
を有する直線偏光は、液晶層５６の領域Ｂを通過する際
に、液晶分子の常光線に対する屈折率を感じ、領域Ａを
通過する際に、異常光線に対する屈折率と常光線に対す
る屈折率の中間の屈折率を感じる。従って、透明電極５
１の長手方向に平行及び垂直な偏光成分を有するいずれ
の直線偏光に対しても、回折現象を生じさせる。

【００１０】図９は、回折型液晶表示パネル１枚を用い
た投写型表示装置の概略図を示す。光源８０から、平行
光化された光が出射し、回折型液晶表示パネル８１に入
射する。液晶表示パネル８１を透過した光は、集光レン
ズ８２で集光され、遮光板８４に入射する。遮光板８４
には、液晶表示パネル８１を透過した０次回折光が集光
される位置Ｐ₀に貫通孔８５が設けられている。１次回
折光以上の高次回折光は遮光板８４により遮光される。
例えば１次及び２次回折光は、それぞれ遮光板上の位置
Ｐ₁及びＰ₂に照射される。

【００１１】貫通孔８５を通過した光は、投写レンズ８
３によりスクリーン８６上に投写される。図８（Ａ）に
示す透明電極５１と５４との間の電圧を変化させて回折
の強さを制御し、スクリーン８６に投写される光量を調
節することができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】回折光を利用した投写
型液晶表示装置において高コントラストを得るために
は、入射光を効率よく回折する必要がある。

【００１３】図８に示す回折型液晶表示パネルの場合、
図８（Ｂ）の状態において透明電極５１の長手方向に平
行な偏光成分を有する直線偏光に対しては、液晶材料の
有する屈折率異方性Δｎを十分利用することができる。
一方、透明電極５１の長手方向に垂直な偏光成分のみを
有する直線偏光に対しては、液晶材料の有する屈折率異
方性Δｎを十分利用することができない。このため、回
折強度が弱くなり、高コントラストを得ることが困難に
なる。

【００１４】本発明の目的は、液晶材料の屈折率異方性
を十分利用することが可能な液晶表示パネルを提供する
ことである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、対向配置され、少なくとも一方が透明の一対の基板
と、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の対向
面上に形成され、可視光に対して回折現象を起こさせる
オーダのピッチで平行配置された複数の直線状電極のう
ち、一つおきの電極が相互に接続されている信号電極
と、該信号電極以外の電極が相互に接続されている基準
電極とから構成されるストライプ状電極と、前記一対の
基板のうち、少なくとも一方の対向面上に形成された配
向膜と、前記一対の基板間に挟持された液晶層とを有す
る液晶表示パネルが提供される。

【００１６】信号電極と基準電極との間に電圧を印加す
ると、直線状電極の間隙部に対応する液晶層内に、基板
面に平行な成分を有する電界が発生する。この電界の影
響を受けて、多くの液晶分子が基板面に平行な平面に沿
って回転する。直線状電極に対応する液晶層内には、強
い電界が発生しない。この部分の液晶分子は、ほぼ当初
の配列状態を維持する。

【００１７】液晶層の直線状電極に対応する領域と間隙
部に対応する領域において、液晶分子の配列状態が相互
に異なるため、屈折率が基板面内に関して周期的に変化
する。このため、液晶層が回折格子として作用する。

【００１８】前記液晶層中の液晶分子が正の誘電率異方
性を有する場合に、前記直線状電極の長手方向と前記配
向膜に付与された配向方向とのなす角度が、０°よりも
大きく４５°以下となるようにすることが好ましい。

【００１９】直線状電極の長手方向と配向方向とのなす
角度を０°よりも大きくすることにより、電圧印加時の
液晶分子の回転の向きを確定させることができる。ま
た、この角度を４５°以下とすることにより、液晶層の
直線状電極に対応する領域と間隙部に対応する領域との
屈折率の差を十分大きくすることができる。

【００２０】前記液晶層中の液晶分子が負の誘電率異方
性を有する場合に、前記直線状電極の長手方向と前記配
向膜に付与された配向方向とのなす角度が４５°以上に
なり、かつ９０°よりも小さくなるようにすることが好
ましい。

【００２１】直線状電極の長手方向と配向方向とのなす
角度を９０°よりも小さくすることにより、電圧印加時
の液晶分子の回転の向きを確定させることができる。ま
た、この角度を４５°以上とすることにより、液晶層の
直線状電極に対応する領域と間隙部に対応する領域との
屈折率の差を十分大きくすることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１（Ａ）は、本発明の実施例に
よる液晶表示パネルの一方の基板の平面図を示す。図１
（Ａ）の縦方向に延在する複数のデータ線２０と横方向
に延在する複数の制御線２１が格子模様を構成してい
る。データ線２０と制御線２１とは、その交差箇所にお
いて層間絶縁膜により相互に絶縁されている。相互に隣
接する２本のデータ線２０と２本の制御線２１とに囲ま
れた領域が、１つの画素となる。各画素ごとに薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）２２が配置されている。

【００２３】各画素内に、図の縦方向に延在する直線状
の複数の透明電極が、可視光に対して回折現象を起こさ
せるオーダのピッチで配列されている。この複数の透明
電極を一つおきに接続して信号電極２３が構成される。
以下、直線状の透明電極の長手方向を「回折格子のスリ
ット方向」と呼ぶ。

【００２４】ＴＦＴ２２のゲート電極２２Ｇが、対応す
る制御線２１に連続している。ソース領域２２Ｓは、コ
ンタクトホール２４Ｓを介し、ＴＦＴ２２を覆う層間絶
縁膜上に形成された信号電極２３に接続されている。ド
レイン領域２２Ｄは、層間絶縁膜に形成されたコンタク
トホール２４Ｄを介して、対応するデータ線２０に接続
されている。

【００２５】図の横方向に配列する各画素列に対応して
１本の基準電極線２５が形成されている。基準電極線２
５は、画素内に形成された直線状の透明電極のうち信号
電極２３を構成しない電極に接続されている。基準電極
線２５に接続された複数の透明電極を有する基準電極２
６が構成される。

【００２６】液晶表示パネルの他方の基板も、図１
（Ａ）の基板と同様の構成を有する。２枚の基板の信号
電極同士、及び基準電極同士がそれぞれ対向するように
対向配置される。

【００２７】図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の一点鎖線Ｂ１
−Ｂ１における液晶表示パネルの断面図を示す。透明基
板１と１０が相互に対向配置されている。透明基板１の
対向面上にインジウムすずオキサイド（ＩＴＯ）からな
る櫛歯型の信号電極２３及び基準電極２６が形成されて
いる。信号電極２３及び基準電極２６を覆うように配向
膜２７が形成されている。

【００２８】透明基板１０の対向面上にも、同様に信号
電極３３及び基準電極３６が形成されている。信号電極
３３が信号電極２３に対向し、基準電極３６が基準電極
２６に対向するように位置合わせされている。信号電極
３３及び基準電極３６を覆うように配向膜３７が形成さ
れている。配向膜２７と３７との間に、正の屈折率異方
性を有する液晶分子を含む液晶層４０が挟持されてい
る。配向膜２７及び３７の有する配向方向は、回折格子
のスリット方向に対してほぼ平行である。液晶分子の配
列状態は、小円４１で模式的に示すように、その長軸を
回折格子のスリット方向に対して平行にするホモジニア
ス配列である。

【００２９】図１（Ｂ）に示す状態では、液晶層４０の
屈折率は場所に依らず一様であるため、回折格子として
作用しない。このため、基板１側から入射した入射光
は、そのまま直進し、基板１０側から出射する。

【００３０】図２は、図１（Ｂ）に示す液晶表示パネル
の基準電極２６及び３６の電位を基準として、信号電極
２３及び３３に一定の電圧を印加した場合の液晶分子の
配列状態を示す。

【００３１】基準電極２６と信号電極２３との間の領域
（以下、「間隙領域」と呼ぶ。）に、回折格子のスリッ
ト方向に対して直交する向きの電界が発生する。この電
界の影響を受けて、間隙領域に存在する液晶分子が回転
し、長方形４１ａで模式的に示すように、その長軸を回
折格子のスリット方向に対して直交させる。基準電極２
６もしくは信号電極２３に対応する領域（以下、「電極
領域」と呼ぶ。）には、大きな横方向電界が発生しな
い。このため、液晶分子は小円４１ｂで模式的に示すよ
うに当初の配列状態を維持する。

【００３２】回折格子のスリット方向に対して平行な偏
光成分のみを有する直線偏光が、基板１側から入射する
場合を考える。液晶層４０の電極領域を伝搬する光は、
液晶分子の異常光線に対する屈折率にほぼ等しい屈折率
を感じ、液晶層４０の間隙領域を伝搬する光は、液晶分
子の常光線に対する屈折率にほぼ等しい屈折率を感じ
る。

【００３３】次に、回折格子のスリット方向に対して垂
直な偏光成分のみを有する直線偏光について考える。液
晶層４０の電極領域を伝搬する光は、液晶分子の常光線
に対する屈折率にほぼ等しい屈折率を感じ、液晶層４０
の間隙領域を伝搬する光は、液晶分子の異常光線に対す
る屈折率にほぼ等しい屈折率を感じる。

【００３４】液晶層４０が回折格子として作用し、液晶
層４０の電極領域を伝搬する光と間隙領域を伝搬する光
が感ずる屈折率の差は、液晶分子の常光線に対する屈折
率と異常光線に対する屈折率との差にほぼ等しい。従っ
て、液晶分子の屈折率異方性Δｎを十分利用することが
できる。

【００３５】上記実施例では、配向膜２７及び３７の有
する配向方向と回折格子のスリット方向とをほぼ平行と
した。この場合、信号電極２３、３３と基準電極２６、
３６との間に電圧を印加したとき、液晶層４０の間隙領
域内にある液晶分子が、基板面に平行な平面に沿って約
９０°回転するが、その回転の向きは確定しない。この
ため、液晶分子の回転の向きが相互に異なる２つの領域
が形成される場合がある。この２つの領域の境界近傍に
おいては、液晶分子の配列状態が不安定になり、表示特
性の悪化の要因になる。

【００３６】配向膜２７及び３７の有する配向方向と回
折格子のスリット方向とを、平行状態からややずらせる
ことにより、電圧印加時の液晶分子の回転の向きを確定
させることができる。配向方向とスリット方向とのなす
角度の好適な範囲は２°以上であり、より好適な範囲は
５°以上である。

【００３７】また、この角度を大きくしすぎると、図２
に示す電圧印加時において、液晶層４０の間隙領域と電
極領域との屈折率の差が小さくなってしまう。電圧印加
時における屈折率差を十分大きくするためには、配向方
向とスリット方向とのなす角度を４５°以下とすること
が好ましい。

【００３８】上記第１の実施例による液晶表示パネルの
表示特性を評価するために、基板面内を画素に分割せず
各基板にそれぞれ１つの信号電極と１つの基準電極のみ
を形成した液晶表示パネルを作製した。

【００３９】信号電極２３、３３及び基準電極２６、３
６は、全面に厚さ０．８μｍのＩＴＯ膜を成膜した後、
パターニングして形成した。電極部分の幅は７μｍ、間
隙部分の幅は４μｍ、すなわちピッチは１１μｍであ
る。ＩＴＯ膜の成膜は、スパッタガスとしてＡｒとＯ₂
の混合ガス、ターゲットとしてＩＴＯを用い、圧力を４
×１０^-3Ｔｏｒｒ、放電電力を１．２ｋＷ、成膜温度を
室温としたスパッタリングにより行った。ＩＴＯ膜のパ
ターニングは、ＩＴＯ膜の表面を信号電極及び基準電極
の形状に対応したレジストパターンで覆い、塩酸、硝酸
及び水を２：１：１の割合で混合した温度４５℃のエッ
チャントを用いて、６０秒間エッチングすることにより
行った。ＩＴＯ膜のパターニング後、基板表面をアセト
ンと水で洗浄し、１時間の熱処理を行った。

【００４０】配向膜２７及び３７は、日本合成ゴム製の
ＪＡＬＳ−２１４Ｒ８を基板上に塗布した後、回折格子
のスリット方向に対して５°の角度を成す方向にラビン
グ処理を行うことにより形成した。

【００４１】液晶材料として、屈折率異方性が正のメル
ク社製のネマチック液晶材料ＺＬＩ−２２９３を用い
た。なお、液晶層４０内には、積水ファインケミカル製
のスペーサＳＰ２０５２５（直径５．２５μｍ）を分散
した。この液晶表示パネルのセルギャップ（液晶層４０
の厚さ）は、約５．２μｍであった。

【００４２】この液晶表示パネルを図９に示す投写型表
示装置に適用してコントラストを測定した。光源８０
は、直線偏光を放射するＨｅ−Ｎｅレーザ、取込角は２
°である。ここで、取込角２°とは、液晶表示パネル８
１の法線方向との角度を１度以内とする方向に出射した
透過光が、遮光板８４の貫通孔８５を透過し、１度以上
とする方向に出射した透過光が遮光されることを意味す
る。

【００４３】液晶表示パネルを５．１Ｖで駆動したとこ
ろ、偏光方向を回折格子のスリット方向に対して平行に
した場合及び垂直にした場合、共にコントラスト１９０
を得ることができた。なお、１次回折光の回折角は３．
１°であった。

【００４４】次に、図３を参照して、第２の実施例につ
いて説明する。第１の実施例では、屈折率異方性が正の
液晶材料を用いたが、第２の実施例では屈折率異方性が
負の液晶材料を用いる。液晶表示パネルの基本的構成
は、図１に示す第１の実施例による液晶表示パネルの構
成と同様である。配向膜２７及び３７の配向方向は、回
折格子のスリット方向に対してほぼ直交する。

【００４５】図３（Ａ）は、電圧無印加時の液晶分子の
配列状態を示す。長方形４１Ａで模式的に示すように、
液晶分子の長軸が、回折格子のスリット方向に対してほ
ぼ直交する。このとき、液晶層４０は、回折格子として
作用しない。

【００４６】図３（Ｂ）は、電圧印加時の液晶分子の配
列状態を示す。液晶層４０の間隙領域内の液晶分子は、
基板面内方向の電界の影響を受けて基板面に平行な平面
に沿って回転する。小円４１Ａａで模式的に示すよう
に、液晶分子の長軸が回折格子のスリット方向にほぼ平
行になる。液晶層４０の電極領域内の液晶分子は、長方
形４１Ａｂで模式的に示すように、当初の配列状態を維
持する。

【００４７】図３（Ｂ）の状態においても、図２の場合
と同様に、液晶層４０が回折格子として作用する。ま
た、液晶分子の屈折率異方性Δｎを十分利用することが
できる。電圧印加時における液晶分子の回転の向きを確
定させるために、配向膜２７及び３７の有する配向方向
と回折格子のスリット方向とのなす角度を、９０°から
ややずらせることが好ましい。このずらし角の好適な範
囲は８８°以下であり、より好適な範囲は８５°以下で
ある。また、液晶分子の屈折率異方性Δｎを十分利用す
るためには、この角度を４５°以上とすることが好まし
い。

【００４８】上記第２の実施例による液晶表示パネルの
表示特性を評価するために、基板面内を画素に分割せず
各基板にそれぞれ１つの信号電極と１つの基準電極のみ
を形成した液晶表示パネルを作製した。

【００４９】配向膜２７及び３７の配向方向と回折格子
のスリット方向とのなす角度を８５°とした。液晶材料
として、屈折率異方性が負のメルク社製のネマチック液
晶材料ＺＬＩ−４３１８を用いた。なお、液晶層４０内
には、積水ファインケミカル製のスペーサＳＰ２０５５
０（直径５．５０μｍ）を分散した。この液晶表示パネ
ルのセルギャップ（液晶層４０の厚さ）は、約５．４μ
ｍであった。

【００５０】この液晶表示パネルのコントラストを、第
１の実施例の場合と同様の方法で測定した。液晶表示パ
ネルを６．８Ｖで駆動したところ、偏光方向を回折格子
のスリット方向に対して平行にした場合及び垂直にした
場合、共にコントラスト２３０を得ることができた。な
お、１次回折光の回折角は３．３°であった。

【００５１】次に、図４を参照して、第３の実施例につ
いて説明する。第３の実施例による液晶表示パネルにお
いては、図１（Ｂ）に示す液晶表示パネルの信号電極２
３と基準電極２６の液晶層４０側の面のうち、隣の電極
に最も近い領域の近傍を除く領域に誘電体膜２８が形成
されている。信号電極３３及び基準電極３６の表面上に
も、同様の誘電体膜３８が形成されている。誘電体膜２
８及び３８の誘電率は、液晶分子の最大の誘電率よりも
小さい。その他の構成は、第１の実施例による液晶表示
パネルと同様である。

【００５２】図１（Ｂ）に示す液晶表示パネルにおいて
は、電圧印加時に、信号電極２３と基準電極２６との間
の間隙領域に、基板面に平行な成分を有する電界が発生
する。さらに、電極領域においても、基板面に対して斜
め方向の電界が発生する。電極領域内の一部の液晶分子
は、この斜め電界の影響を受けて、基板面内で回転し、
かつ基板面に対して斜め方向に立ち上がる。これは、液
晶層４０による回折強度を弱める要因になる。

【００５３】図４に示すように、液晶分子の最大の誘電
率よりも小さい誘電率を有する誘電体膜２８及び３８を
形成することにより、液晶層４０の電極領域内の電界を
弱めることができる。このため、液晶層４０の電極領域
内の液晶分子の回転及び立ち上がりによる影響を低減す
ることができる。

【００５４】上記第３の実施例による液晶表示パネルの
表示特性を評価するために、基板面内を画素に分割せず
各基板にそれぞれ１つの信号電極と１つの基準電極のみ
を形成した液晶表示パネルを作製した。

【００５５】誘電体膜２８及び３８として、比誘電率が
３．２、厚さが１．４μｍの日本合成ゴム製のオプトマ
ーＰＣ−３０２を用いた。このオプトマーは、信号電極
２３、３３及び基準電極２６、３６をパターニングする
ためのエッチングマスクとしても用いられる。

【００５６】第１の実施例の評価実験用液晶表示パネル
の製造と同様の条件でＩＴＯ膜をエッチングし、信号電
極２３、３３及び基準電極２６、３６をパターニングし
た。この条件で、信号電極２３と基準電極２６の側面、
及び信号電極３３と基準電極３６の側面が、それぞれ誘
電体膜２８及び３８の端部からやや突出した形状の電極
が得られた。誘電体膜２８、３８の幅を６．５μｍとし
たところ、信号電極２３、３３及び基準電極２６、３６
の幅が約７μｍになった。その他の構成部分は、第１の
実施例の評価実験用液晶表示パネルと同様である。

【００５７】この液晶表示パネルのコントラストを、第
１の実施例の場合と同様の方法で測定した。液晶表示パ
ネルを５．１Ｖで駆動したところ、偏光方向を回折格子
のスリット方向に対して平行にした場合及び垂直にした
場合、共にコントラスト２４０を得ることができた。な
お、１次回折光の回折角は３．５°であった。このよう
に、信号電極と基準電極の一部表面上に誘電体膜を形成
することにより、コントラストを高めることができる。

【００５８】次に、図５を参照して第４の実施例につい
て説明する。第１〜第３の実施例による液晶表示パネル
では、２枚の基板の双方にＴＦＴを形成する必要があ
る。第４の実施例による液晶表示パネルにおいては、配
向膜２７のうち信号電極２３に対応する一部分が除去さ
れ、開口が形成されている。配向膜３７にも、配向膜２
７の開口に対応する位置に開口が形成されている。液晶
層４０には、導電性のスペーサ４２Ａ、４２Ｂが分散さ
れている。

【００５９】配向膜２７及び３７に形成された開口部に
位置するスペーサ４２Ａは、信号電極２３と３３とを電
気的に接続する。信号電極２３に印加される電圧が信号
電極３３にも印加されるため、基板１０側にはＴＦＴを
形成する必要がない。一方の基板にのみＴＦＴを形成す
ればよいため、製造コストの低減を図ることが可能にな
る。

【００６０】上記第１〜第４の実施例では、２枚の基板
の双方に信号電極と基準電極を形成する場合を説明した
が、いずれか一方の基板にのみ形成してもよい。また、
配向膜を一方の基板にのみ形成してもよい。また、両基
板を透明にして透過型の液晶表示パネルを作製する場合
を説明したが、一方の基板の対向面に光反射膜を設けて
反射型の液晶表示パネルとしてもよい。

【００６１】図６は、上記第１〜第４のいずれかの実施
例による液晶表示パネルを用いた投写型カラー表示装置
の概略図を示す。光源６０が、可干渉な白色のコリメー
ト光を放射する。光源６０から放射された白色光は、ミ
ラー６１により全反射してダイクロイックミラー６２に
入射する。ダイクロイックミラー６２は、赤色光を反射
し緑及び青色光を透過させる。ダイクロイックミラー６
２を透過した光のうち青色光はダイクロイックミラー６
３で反射し、緑色光はダイクロイックミラー６３を透過
する。このようにして、光源６０から放射された白色光
が赤、緑、及び青色光に分離される。

【００６２】ダイクロイックミラー６２で反射した赤色
光は、ミラー６５で全反射して赤色用液晶表示パネル６
８に入射する。ダイクロイックミラー６３で反射した青
色光は青色用液晶表示パネル６９に入射し、ダイクロイ
ックミラー６３を透過した緑色光は緑色用液晶表示パネ
ル７０に入射する。

【００６３】各液晶表示パネル６８、６９及び７０は、
上記第１〜第４のいずれかの実施例による液晶表示パネ
ルである。赤、緑、青色用液晶表示パネル６８、６９及
び７０は、それぞれ赤色光の中心波長６２９ｎｍ、緑色
光の中心波長５５５ｎｍ、及び青色光の中心波長４８１
ｎｍの光に対して好適な厚さとされている。

【００６４】赤、緑、青色用液晶表示パネル６８、６９
及び７０を透過した光は、それぞれ相互に等価なレンズ
７３、７４及び７５によって集光され、ダイクロイック
ミラー６６、６７及びミラー６４により、共通の光軸を
有する光束に合成される。レンズ７３、７４及び７５の
焦点に対応する位置に遮光板７１が配置されている。遮
光板７１は、光軸との交差箇所にピンホールを有し、液
晶表示パネル６８、６９及び７０を透過した０次回折光
を透過し、１次以上の高次回折光を遮光する。遮光板７
１のピンホールを透過した光は、投写レンズ７２により
スクリーン上に投写される。

【００６５】このように、本発明の実施例による液晶表
示パネルを、投写型カラー表示装置に適用することによ
り、コントラストの高いカラー表示を行うことが可能に
なる。

【００６６】上記第１〜第４の実施例では、回折型液晶
表示パネルを作製する場合を説明したが、上記実施例と
類似の構成により、直視型の液晶表示パネルを形成する
こともできる。

【００６７】図７は、直視型の液晶表示パネルの例を示
す。基本的構成は、図１（Ｂ）及び図２に示す第１の実
施例による液晶表示パネルと同様であり、信号電極２
３、３３及び基準電極２６、３６の幅及び間隙部の幅が
異なる。図７に示す液晶表示パネルにおいては、信号電
極２３、３３及び基準電極２６、３６の幅が約５μｍで
あり、間隙部の幅が約１０μｍである。すなわち、配列
ピッチは約１５μｍになる。この程度のピッチでは、可
視光の回折はほとんど生じない。

【００６８】基板１及び１０の外側の面上に、それぞれ
偏光板２及び１２が配置されている。偏光板２の偏光軸
はスリット方向に対して直交し、偏光板１２の偏光軸は
スリット方向に対して平行である。

【００６９】電圧無印加時には、すべての液晶分子が、
スリット方向に対して平行に配列しているため、偏光板
２により直線偏光した光はそのまま直進し、偏光板１２
を透過できない。このため、黒表示となる。

【００７０】電圧を印加すると、液晶層４０の間隙領域
内の液晶分子が、円筒４１ａで模式的に示すように基板
面内で回転する。回転角は印加電圧により制御可能であ
る。偏光板２を透過した直線偏光の偏光軸と液晶分子の
長軸とのなす角度が０°もしくは９０°以外のとき、液
晶層４０の間隙領域を伝搬する光の偏光軸がこの角度に
応じて旋回する。このため、一部の光が偏光板１２を透
過する。印加電圧を制御して旋回角を変化させ、間隙領
域における光の透過量を制御することができる。

【００７１】液晶層４０の電極領域を伝搬する光は、電
圧印加状態においても旋回しない。このため、電極領域
は常に黒表示状態になる。

【００７２】印加電圧を変化させて画素内の間隙領域に
入射する光の透過量を制御することにより、直視型の液
晶表示パネルとして使用することができる。

【００７３】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
縞状の領域内の液晶分子を基板面に平行な平面に沿って
回転させることにより、液晶層を回折格子として作用さ
せることができる。また、液晶分子の屈折率異方性Δｎ
を十分利用することができる。このため、大きな回折強
度を得ることができ、コントラストの高い投写型液晶表
示装置を作製することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による液晶表示パネルの
１枚の基板の平面図、及び液晶表示パネルの断面図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施例による液晶表示パネルの
電圧印加時の断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例による液晶表示パネルの
断面図である。

【図４】本発明の第３の実施例による液晶表示パネルの
断面図である。

【図５】本発明の第４の実施例による液晶表示パネルの
断面図である。

【図６】本発明の実施例による液晶表示パネルを用いた
投写型カラー表示装置の概略図である。

【図７】第１の実施例に類似の直視型液晶表示パネルの
断面図である。

【図８】従来例による回折型液晶表示パネルの断面図で
ある。

【図９】回折型液晶表示パネルを用いた投写型表示装置
の概略図である。

【符号の説明】

１、１０透明基板２、１２偏光板２０データ線２１制御線２２ＴＦＴ２３、３３信号電極２４Ｓ、２４Ｄコンタクトホール２５基準電極線２６、３６基準電極２７、３７配向膜２８、３８誘電体膜４０液晶層４１液晶分子４２Ａ、４２Ｂ導電性スペーサ５０、５３透明基板５１、５４透明電極５２、５５配向膜５６液晶層５７液晶分子６０光源６１、６４、６５ミラー６２、６３、６６、６７ダイクロイックミラー６８、６９、７０液晶表示パネル７１遮光板７２投写レンズ７３、７４、７５レンズ８０光源８１液晶表示パネル８２集光レンズ８３投写レンズ８４遮光板８５貫通孔８６スクリーン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向配置され、少なくとも一方が透明の
一対の基板と、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の対向面上
に形成され、可視光に対して回折現象を起こさせるオー
ダのピッチで平行配置された複数の直線状電極のうち、
一つおきの電極が相互に接続されている信号電極と、該
信号電極以外の電極が相互に接続されている基準電極と
から構成されるストライプ状電極と、前記一対の基板のうち、少なくとも一方の対向面上に形
成された配向膜と、前記一対の基板間に挟持された液晶層とを有する液晶表
示パネル。
【請求項２】前記液晶層中の液晶分子が正の誘電率異
方性を有し、前記直線状電極の長手方向と前記配向膜に付与された配
向方向とのなす角度が、０°よりも大きく４５°以下で
ある請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項３】前記液晶層中の液晶分子が負の誘電率異
方性を有し、前記直線状電極の長手方向と前記配向膜に付与された配
向方向とのなす角度が、４５°以上であり、かつ９０°
よりも小さい請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項４】前記直線状電極の表面のうち、隣の直線
状電極に最も近い領域の近傍を除いた領域を覆い、前記
液晶層内の液晶分子の最大の誘電率よりも小さな誘電率
を有する誘電体膜を有する請求項１〜３のいずれかに記
載の液晶表示パネル。
【請求項５】前記信号電極及び基準電極が、前記一対
の基板面に行列状に配置された複数の画素ごとに形成さ
れ、さらに、前記一方の基板の対向面上に形成され、行方向に配列し
た各画素列の画素の前記基準電極を相互に接続する基準
配線と、前記一方の基板の対向面上に形成され、列方向に配列し
た各画素列に対応して配置されたデータ線と、前記一方の基板の対向面上に形成され、行方向に配列し
た各画素列に対応して形成された複数の制御線と、前記一方の基板の対向面上に、前記画素に対応して形成
され、対応する画素の前記信号電極と当該画素に対応す
る前記データ線とを接続し、対応する前記制御線に印加
される信号により開閉制御されるスイッチング素子とを
有する請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示パネ
ル。
【請求項６】さらに、前記一対の基板のうち前記信号
電極及び基準電極の形成されていない他方の基板の対向
面上に形成され、前記信号電極及び基準電極に対応する
位置にそれぞれ形成された他の信号電極及び他の基準電
極とを有する請求項５に記載の液晶表示パネル。
【請求項７】さらに、画素ごとに、前記信号電極と前
記他の信号電極とを電気的に接続する導電部材を有する
請求項６に記載の液晶表示パネル。