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JPH05249458A - Liquid crystal optical element and projection type liquid crystal optical device formed by using the element - Google Patents

Liquid crystal optical element and projection type liquid crystal optical device formed by using the element

Info

Publication number
JPH05249458A
JPH05249458A JP4352096A JP35209692A JPH05249458A JP H05249458 A JPH05249458 A JP H05249458A JP 4352096 A JP4352096 A JP 4352096A JP 35209692 A JP35209692 A JP 35209692A JP H05249458 A JPH05249458 A JP H05249458A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
crystal optical
light
optical element
electrode substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP4352096A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiharu Oi
好晴 大井
Masaya Keyakida
昌也 欅田
Yoshinori Hirai
良典 平井
Tsuneo Wakabayashi
常生 若林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Publication of JPH05249458A publication Critical patent/JPH05249458A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide multilayered dielectric films formed by laminating light transparent dielectric thin films varying in refractive indices as the reflection function layer provided between a rear electrode substrate and a solid matrix. CONSTITUTION:The light of a lamp 1 is condensed by a lens 2, is transmitted through a lens 3, is made incident on a liquid crystal optical element 4 of a reflection type, is reflected by the reflection function layer provided on the rear electrode substrate 15 side, is emitted to the incident side, is passed through and condensed by a lens 3 and is projected through a diaphragm 5 by a lens 6. The liquid crystal optical element 4 is constituted by clamping a solidified liquid crystal optical element composite formed by dispersing a nematic liquid crystal optical element into a solid matrix between a front electrode substrate 11 and the rear electrode substrate 15 and has an operation mode of a transmission scattering type. The rear electrode substrate 15 has a reflection function by a reflection film 17. This reflection film 17 is the multilayered dielectric films formed by laminating the light transparent dielectric thin film having a relatively high refractive index and the light transparent dielectric thin film having a relatively low refractive index.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、反射型の投射型液晶光
学装置およびそれに用いる液晶光学素子に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflection type projection type liquid crystal optical device and a liquid crystal optical element used therein.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶光学素子は、当初はDSM(動的散
乱)型の液晶を用いた液晶光学素子も提案されていた
が、DSM型では液晶中を流れる電流値が高いため、消
費電流が大きいという欠点があり、現在ではTN(ツイ
ストネマチック)型液晶を用いるものが主流となってお
り、ポケットTVとして市場に現われている。TN型液
晶では、漏れ電流は極めて小さく、消費電力が少ないの
で、電池を電源とする用途には適している。しかし、偏
光板を用いるため表示が暗くなる欠点がある。
2. Description of the Related Art As a liquid crystal optical element, a liquid crystal optical element using a DSM (dynamic scattering) type liquid crystal was originally proposed, but in the DSM type, a current value flowing in the liquid crystal is high, so that current consumption is high. It has the drawback of being large, and currently, TN (twisted nematic) type liquid crystal is mainly used, and it has appeared in the market as a pocket TV. The TN type liquid crystal has an extremely small leakage current and consumes less power, and is therefore suitable for applications using a battery as a power source. However, since the polarizing plate is used, there is a drawback that the display becomes dark.

【0003】さらに近年、ネマチック液晶が固化物マト
リクス中に分散保持され、電圧の印加時または非印加時
のいずれかの状態においてその固化物マトリクスの屈折
率が使用する液晶の屈折率とほぼ一致するようにされた
液晶固化物複合体を狭持してなる透過散乱型液晶光学素
子が注目されてきている。この透過散乱型液晶光学素子
は、偏光板を使用しないため、明るい表示が可能である
という利点を有している。このため、特に投射型光学装
置に使用すると、明るい投射画像が得られるため注目を
集めている。
Furthermore, in recent years, nematic liquid crystals have been dispersed and held in a solidified matrix, and the refractive index of the solidified matrix is almost the same as the refractive index of the liquid crystal used when a voltage is applied or not applied. Attention has been paid to a transmission / scattering type liquid crystal optical element formed by sandwiching a liquid crystal solidified composite thus prepared. This transmission / scattering type liquid crystal optical element has an advantage that bright display is possible because no polarizing plate is used. For this reason, particularly when used in a projection type optical device, a bright projected image can be obtained, and therefore, it is attracting attention.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】この透過散乱型液晶光
学素子を、素子の片面に光反射層を形成し反射型素子と
して用いる場合、透過型素子として用いる場合に比べ光
が変調材料層を往復し作用長として2倍大きく、その結
果散乱時の散乱能が高い素子となる。したがって、この
透過散乱型液晶光学素子を反射型光学装置として用いた
場合、透過状態と散乱状態の差が顕著に生じ、透過型光
学装置の場合に比べ、高コントラスト表示が可能となり
得る。
When this transmission / scattering type liquid crystal optical element is used as a reflection type element by forming a light reflection layer on one surface of the element, light travels back and forth through the modulation material layer as compared with the case of using it as a transmission type element. The action length is twice as long, and as a result, the element has high scattering ability at the time of scattering. Therefore, when this transmission / scattering type liquid crystal optical element is used as a reflection type optical device, a significant difference between the transmission state and the scattering state occurs, and high contrast display can be performed as compared with the case of the transmission type optical device.

【0005】また、各画素毎に能動素子と蓄積容量とを
形成した場合、反射型にすることにより蓄積容量形成に
伴う画素開口率の減少がなくなり、透過型に比べて高開
口率が得られやすいと共にTFT等の能動素子の設計自
由度が一般に増す。
Further, when an active element and a storage capacitor are formed for each pixel, the reflective type eliminates the reduction of the pixel aperture ratio due to the formation of the storage capacitor, and a higher aperture ratio can be obtained as compared with the transmissive type. In addition to being easy, the degree of freedom in designing active elements such as TFTs is generally increased.

【0006】しかし、反射型素子として用いる場合、素
子の裏電極基板に形成される光反射層は、画素電極を兼
ねて、一般にアルミニウム等の金属膜が用いられる。こ
のような反射電極としての金属膜は、下地材料と反応し
やすく、光学鏡面に相当する平坦面が得られにくいとい
う問題点を有している。特に、下地にSiNx 等の絶縁
材料が用いられるTFTの場合、平坦性の劣化が顕著で
ある。
However, when it is used as a reflection type element, the light reflecting layer formed on the back electrode substrate of the element is generally a metal film such as aluminum also serving as a pixel electrode. Such a metal film as a reflective electrode has a problem that it easily reacts with a base material and it is difficult to obtain a flat surface corresponding to an optical mirror surface. In particular, in the case of a TFT in which an insulating material such as SiN x is used as the base, the flatness is significantly deteriorated.

【0007】その結果、反射電極の凹凸による光の散乱
で、実効的光反射率が低下してしまうといった問題があ
った。また、アルミニウム電極膜等の金属反射膜の反射
率は90%程度以下で、100%に満たない部分は反射
膜で吸収され熱に変わり、素子特性を劣化させるといっ
た問題があった。さらに、反射電極表面が液晶層と反応
して、液晶層の比抵抗が劣化したり、反射電極の反射率
が低下するといった問題が生じやすかった。
As a result, there is a problem that the effective light reflectance is lowered due to the scattering of light due to the unevenness of the reflecting electrode. Further, there is a problem that the reflectance of a metal reflective film such as an aluminum electrode film is about 90% or less, and a portion less than 100% is absorbed by the reflective film and converted into heat, which deteriorates element characteristics. Further, the surface of the reflective electrode is likely to react with the liquid crystal layer to deteriorate the specific resistance of the liquid crystal layer or to reduce the reflectance of the reflective electrode.

【0008】このため、投射型液晶光学装置に用いる反
射型の透過散乱型液晶光学素子の反射機能を有する裏電
極基板として、光学的反射鏡としての平坦面を有し、か
つ、光吸収の少ない高反射率性および経時変化に対する
安定性が要求されていた。
Therefore, as a back electrode substrate having a reflection function of a reflection type transmission / scattering type liquid crystal optical element used in a projection type liquid crystal optical device, it has a flat surface as an optical reflecting mirror and little light absorption. High reflectance and stability over time have been required.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決すべくなされたものであり、明るく高コントラスト比
を有する投射型液晶光学装置およびそれに用いる液晶光
学素子を提供する。
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a projection type liquid crystal optical device having a bright and high contrast ratio and a liquid crystal optical element used for the same.

【0010】即ち、透明電極を有する表電極基板と裏電
極基板との間に、ネマチック液晶が固化物マトリクス中
に分散保持され、電圧の印加時または非印加時のいずれ
かの状態においてその固化物マトリクスの屈折率が使用
する液晶の屈折率とほぼ一致するようにされた液晶固化
物複合体を狭持してなる透過散乱型の動作モードを有
し、裏電極基板と固化物マトリクスとの間に反射機能層
が設けられた液晶光学素子であって、反射機能層は屈折
率が相対的に高い透光性誘電体薄膜と屈折率が相対的に
低い透光性誘電体薄膜とを積層してなる誘電体多層膜に
よる反射膜を有すること特徴とする液晶光学素子を提供
する。
That is, a nematic liquid crystal is dispersed and held in a solidified matrix between a front electrode substrate having a transparent electrode and a back electrode substrate, and the solidified substance is applied to the solidified matrix in either a state where a voltage is applied or a state where no voltage is applied. Between the back electrode substrate and the solidified matrix, there is a transmission-scattering type operation mode in which a liquid crystal solidified composite is sandwiched so that the refractive index of the matrix substantially matches the refractive index of the liquid crystal used. A liquid crystal optical element in which a reflective function layer is provided on the reflective function layer, the transmissive dielectric thin film having a relatively high refractive index and the transparent dielectric thin film having a relatively low refractive index are laminated. Provided is a liquid crystal optical element having a reflective film formed of the dielectric multilayer film.

【0011】また、この液晶光学素子において、裏電極
基板の電極が分割された画素電極から構成され、各画素
電極は画素毎に設けられた能動素子によって駆動され、
能動素子の位置に対応した裏電極基板の電極面側または
表電極基板の電極面側に遮光膜がパターニング形成され
たことを特徴とする液晶光学素子を提供する。
In this liquid crystal optical element, the electrodes of the back electrode substrate are composed of divided pixel electrodes, and each pixel electrode is driven by an active element provided for each pixel.
Provided is a liquid crystal optical element characterized in that a light-shielding film is patterned and formed on the electrode surface side of a back electrode substrate or the electrode surface side of a front electrode substrate corresponding to the position of an active element.

【0012】また、透明電極を有する表電極基板と裏電
極基板との間に、ネマチック液晶が固化物マトリクス中
に分散保持され、電圧の印加時または非印加時のいずれ
かの状態においてその固化物マトリクスの屈折率が使用
する液晶の屈折率とほぼ一致するようにされた液晶固化
物複合体を狭持してなる透過散乱型の動作モードを有
し、裏電極基板と固化物マトリクスとの間に反射機能層
が設けられた液晶光学素子であって、裏電極基板の電極
が分割された画素電極から構成され、各画素電極は画素
毎に設けられた能動素子によって駆動され、表電極基板
の光入射側面にマイクロレンズアレイが配置され、裏電
極面側への光の入射光の光軸が基板面の垂直軸から角度
θだけ傾斜せしめられ、マイクロレンズアレイのうち隣
接するマイクロレンズの一方のマイクロレンズに入射し
た光が、画素電極の面位置に集光され、さらに反射機能
層により反射され、他方のマイクロレンズに出射される
ように、画素寸法、角度θ、画素電極とマイクロレンズ
との配置、マイクロレンズの焦点距離、表電極基板の厚
みおよび表電極基板の屈折率が選定されたことを特徴と
する液晶光学素子を提供する。
Further, nematic liquid crystal is dispersed and held in a solidified matrix between a front electrode substrate having a transparent electrode and a back electrode substrate, and the solidified liquid crystal is maintained in a state where a voltage is applied or not applied. Between the back electrode substrate and the solidified matrix, there is a transmission-scattering type operation mode in which a liquid crystal solidified composite is sandwiched so that the refractive index of the matrix substantially matches the refractive index of the liquid crystal used. A liquid crystal optical element in which a reflective function layer is provided on the back electrode substrate, which is composed of divided pixel electrodes, each pixel electrode being driven by an active element provided for each pixel, A microlens array is arranged on the light incident side surface, and the optical axis of the light incident on the back electrode surface side is tilted by an angle θ from the vertical axis of the substrate surface. Light incident on one of the microlenses is condensed on the surface position of the pixel electrode, further reflected by the reflection function layer, and emitted to the other microlens. Provided is a liquid crystal optical element characterized in that arrangement with a lens, focal length of microlens, thickness of front electrode substrate and refractive index of front electrode substrate are selected.

【0013】また、上記のマイクロレンズ付き液晶光学
素子の反射機能膜が波長選択反射性を有することを特徴
とする液晶光学素子、また、画素電極および能動素子の
上に反射機能層が形成され、さらに反射機能層上の能動
素子に対応した位置に、遮光膜がパターニング形成され
たことを特徴とする液晶光学素子を提供する。
Further, the reflective function film of the above-mentioned liquid crystal optical element with microlenses has wavelength selective reflectivity, and a reflective function layer is formed on the pixel electrode and the active element. Further, there is provided a liquid crystal optical element having a light-shielding film patterned on a position corresponding to an active element on the reflection function layer.

【0014】さらに、光源光学系と液晶光学素子と投射
光学系とが設けられた投射型液晶光学装置において、上
記のいずれかの液晶光学素子を用い、光源光学系からの
光が表電極基板側から液晶光学素子内部に入射され、反
射機能層により反射され、表電極基板側から出射され、
さらに、投射光学系によって投射されることを特徴とす
る投射型液晶光学装置を提供する。
Furthermore, in a projection type liquid crystal optical device provided with a light source optical system, a liquid crystal optical element and a projection optical system, any one of the above liquid crystal optical elements is used, and the light from the light source optical system is on the front electrode substrate side. Incident on the inside of the liquid crystal optical element, reflected by the reflection function layer, and emitted from the front electrode substrate side,
Further provided is a projection type liquid crystal optical device characterized by being projected by a projection optical system.

【0015】さらに、この投射型液晶光学装置におい
て、色分離光学系が光源光学系と液晶光学素子との間に
設けられ、色分離光が異なる液晶光学素子に入射され、
それらの複数の液晶光学素子の反射機能層の少なくとも
1つが、色分離光学系による色純度の低下を補うような
波長選択反射性を有することを特徴とする投射型液晶光
学装置を提供する。
Further, in this projection type liquid crystal optical device, the color separation optical system is provided between the light source optical system and the liquid crystal optical element, and the color separation light is incident on different liquid crystal optical elements,
There is provided a projection type liquid crystal optical device characterized in that at least one of the reflective functional layers of the plurality of liquid crystal optical elements has a wavelength selective reflection property that compensates for a decrease in color purity due to a color separation optical system.

【0016】さらに、これらの投射型液晶光学装置にお
いて、液晶光学素子の反射機能層が、異なる波長選択反
射性を有する複数の部分に分かれて形成されていること
を特徴とする投射型液晶光学装置を提供する。
Further, in these projection type liquid crystal optical devices, the reflection function layer of the liquid crystal optical element is formed by being divided into a plurality of portions having different wavelength selective reflection properties. I will provide a.

【0017】本発明の投射型液晶光学装置では、使用す
る液晶光学素子として、電気的に散乱状態と透過状態と
を制御し得る液晶固化物複合体を挟持した反射型の液晶
光学素子を用いている。このため、偏光板が不要であ
り、明るい光源を使用でき、かつ透過時の光の透過率を
大幅に向上できる。さらに、表側の電極基板の光の反射
率を低減しているので、高コントラスト比が容易に得ら
れる。
In the projection type liquid crystal optical device of the present invention, as the liquid crystal optical element to be used, a reflection type liquid crystal optical element sandwiching a liquid crystal solidified composite capable of electrically controlling the scattering state and the transmitting state is used. There is. Therefore, no polarizing plate is required, a bright light source can be used, and the transmittance of light at the time of transmission can be significantly improved. Furthermore, since the light reflectance of the electrode substrate on the front side is reduced, a high contrast ratio can be easily obtained.

【0018】また、液晶固化物複合体を挟持した液晶光
学素子は、反射型のTN(ツイストネマチック)型の液
晶光学素子に必須の配向処理やその際に発生する静電気
による能動素子の破壊といった問題点も避けられるの
で、液晶光学素子の製造歩留りを大幅に向上させること
ができる。
Further, the liquid crystal optical element sandwiching the liquid crystal solidified composite is problematic in that the alignment process is essential for the reflective TN (twisted nematic) type liquid crystal optical device and the active element is destroyed by static electricity generated at that time. Since points are also avoided, the manufacturing yield of liquid crystal optical elements can be significantly improved.

【0019】さらに、この液晶固化物複合体は、固化後
はフィルム状になっているので、基板の加圧による基板
間短絡やスペーサーの移動による能動素子の破壊といっ
た問題点も生じにくい。
Furthermore, since this liquid crystal solidified composite is in the form of a film after solidification, problems such as short-circuiting between substrates due to pressurization of substrates and destruction of active elements due to movement of spacers are unlikely to occur.

【0020】また、この液晶固化物複合体は、比抵抗が
従来のTNモードの場合と同等であり、DS(動的散
乱)モードのように大きな蓄積容量を画素電極毎に設け
なくてもよく、各画素電極に設けられる能動素子の設計
が容易で、かつ、液晶光学素子の消費電力を少なく保つ
ことができる。したがって、TNモードの従来の液晶光
学素子の製造工程から、配向膜形成工程を除くだけで製
造が可能になるので、生産が容易である。
Further, this liquid crystal solidified composite has a specific resistance equivalent to that of the conventional TN mode, and it is not necessary to provide a large storage capacitance for each pixel electrode as in the DS (dynamic scattering) mode. The active element provided in each pixel electrode can be designed easily, and the power consumption of the liquid crystal optical element can be kept low. Therefore, the manufacturing process is easy because the manufacturing process of the conventional liquid crystal optical element of the TN mode can be performed by only removing the alignment film forming process.

【0021】液晶固化物複合体の比抵抗としては、5×
109 Ωcm以上のものが好ましい。さらに、漏れ電流
等による電圧降下を最小限にするために、比抵抗として
1010Ωcm以上がより好ましく、この場合には大きな
蓄積容量を画素電極毎に付与する必要がない。
The specific resistance of the liquid crystal solidified composite is 5 ×
It is preferably 10 9 Ωcm or more. Further, in order to minimize the voltage drop due to leakage current or the like, the specific resistance is more preferably 10 10 Ωcm or more, and in this case, it is not necessary to give a large storage capacitance to each pixel electrode.

【0022】図1は、本発明の投射型液晶光学装置の基
本的構成を示す模式図である。図1において、ランプ1
から出射した光は、レンズ2 等で集光されて、光を平行
光線化するレンズ3 を通過し反射型の液晶光学素子4 に
入射し、裏電極基板側に設けられた反射機能層で反射さ
れて入射側に出射してきて、再度レンズ3 を通過し集光
され、拡散光を減ずる装置である絞り5 を通過し、投射
光学系のレンズ6 により図示されていないスクリーンに
投射される。
FIG. 1 is a schematic view showing the basic structure of the projection type liquid crystal optical device of the present invention. In FIG. 1, the lamp 1
The light emitted from the lens is condensed by the lens 2 etc., passes through the lens 3 that makes the light parallel rays, enters the reflective liquid crystal optical element 4, and is reflected by the reflective function layer provided on the back electrode substrate side. The light is then emitted to the incident side, passes through the lens 3 again, is condensed, passes through the diaphragm 5 which is a device for reducing diffused light, and is projected onto a screen (not shown) by the lens 6 of the projection optical system.

【0023】本発明の光源は、図1では簡単に示した
が、ランプに必要に応じて楕円面鏡、放物面鏡、球面鏡
やレンズ等を適当に組み合わせたものが光源光学系とし
て使用できる。ランプとしては、ハロゲンランプ、メタ
ルハライドランプ、キセノンランプ等がある。さらに、
この光源には冷却系を付加したり、赤外線カットフィル
タや紫外線カットフィルタ等を組み合わせてもよい。ま
た、レーザ光をビームエキスパンダーで拡大平行光化
し、入射光として用いてもよい。
Although the light source of the present invention is simply shown in FIG. 1, a combination of a lamp with an ellipsoidal mirror, a parabolic mirror, a spherical mirror, a lens and the like can be used as a light source optical system. .. Examples of the lamp include a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp and the like. further,
A cooling system may be added to this light source, or an infrared cut filter or an ultraviolet cut filter may be combined. Further, the laser light may be expanded and collimated by a beam expander and used as incident light.

【0024】また、複数の液晶光学素子に色光に分けて
入射させる場合には、最初から3色の光源を準備しても
よいし、ダイクロイックミラー、ダイクロイックプリズ
ム等により分光してもよい。具体的に図1の装置に適用
するとすれば、レンズ3 と反射型の液晶光学素子4 との
間にダイクロイックプリズムを配置すればよい。その場
合、ダイクロイックプリズムの3つの出射面に3個の反
射型の液晶光学素子が配置されることになる。
When color lights are divided and made incident on a plurality of liquid crystal optical elements, light sources of three colors may be prepared from the beginning, or light may be split by a dichroic mirror, a dichroic prism or the like. If it is specifically applied to the apparatus of FIG. 1, a dichroic prism may be arranged between the lens 3 and the reflective liquid crystal optical element 4. In that case, three reflective liquid crystal optical elements are arranged on the three exit surfaces of the dichroic prism.

【0025】投射光学系は、レンズ等からなる従来から
の投射光学系が使用されるが、投射光学系に拡散光を減
ずる装置を組み合わせて用いる。この拡散光を減ずる装
置は、液晶光学素子を通過した光のうち、入射光に対し
て直進して反射してきた光(画素部分が透過状態の部分
を透過して裏側の反射膜で反射してくる光)を取り出
し、直進しないで反射してきた光(液晶固化物複合体が
散乱状態の部分で散乱される光)を減ずるものであれば
よい。特に、直進して反射してくる光は減ずることな
く、直進しないで反射してきた光である拡散光を減ずる
ことが好ましい。
As the projection optical system, a conventional projection optical system including a lens or the like is used, but a device for reducing diffused light is combined with the projection optical system. The device that reduces this diffused light is the light that travels straight and is reflected with respect to the incident light among the light that has passed through the liquid crystal optical element (the pixel part is transmitted through the transmissive part and is reflected by the reflective film on the back side). It is sufficient to reduce the light (light coming in) that has been extracted and reflected without going straight (light that is scattered in the scattering state of the liquid crystal solidified composite). In particular, it is preferable to reduce the diffused light, which is the light reflected without going straight, without reducing the light that goes straight and is reflected.

【0026】この拡散光を減ずる装置は、図1のよう
に、投射光学系と組み合わせて、投射光学系のレンズの
前後またはレンズの間に配置すればよい。この拡散光を
減ずる装置は、前記したような絞りであるアパーチャー
やスポットに限られなく、例えば、光路上に配置された
小面積の鏡であってもよい。また、特別なアパーチャー
等を用いなくとも、投射用レンズの焦点距離、口径を拡
散光が除去されるように選択してもよい。
The device for reducing the diffused light may be arranged in front of or behind the lens of the projection optical system or between the lenses in combination with the projection optical system as shown in FIG. The device for reducing the diffused light is not limited to the aperture or the spot which is the diaphragm as described above, but may be, for example, a small-area mirror arranged on the optical path. Further, the focal length and aperture of the projection lens may be selected so as to remove diffused light without using a special aperture or the like.

【0027】光路長の短縮に関しては、投射光学系の中
に拡散光を減ずる装置を組み込むことも有効である。こ
の場合、独立に投射光学系と拡散光を減ずる装置を設置
するより光学系がシンプルになると共に、サイズを小さ
く抑えることができる。
In order to shorten the optical path length, it is effective to incorporate a device for reducing diffused light in the projection optical system. In this case, the optical system becomes simpler and the size can be kept smaller than the case where the projection optical system and the device for reducing the diffused light are installed independently.

【0028】投射光学系は、複数の反射型の液晶光学素
子を用いる場合には、その出射光を別々に投射するよう
にしてもよいし、1つに合成してから投射するようにし
てもよい。もっとも、1つに合成して投射する方が、光
軸が1本になるので、使用時の自由度が大きくなり好ま
しい。特に、前記のように入射用にダイクロイックプリ
ズムで分光する場合、反射型の液晶光学素子の場合に
は、出射光の合成にも同じダイクロイックプリズムが使
用でき、高価な部品が少なくてすむことにもなり、メリ
ットが大きい。また、投射型液晶光学装置の小型化にも
つながる。
When a plurality of reflective liquid crystal optical elements are used in the projection optical system, the emitted light may be projected separately, or they may be combined into one and then projected. Good. However, it is preferable to combine and project them into one because the number of optical axes becomes one, and the degree of freedom in use increases. In particular, as described above, in the case of splitting with a dichroic prism for incidence, in the case of a reflection type liquid crystal optical element, the same dichroic prism can be used for synthesizing emitted light, and it is possible to use few expensive parts. It has great advantages. It also leads to downsizing of the projection type liquid crystal optical device.

【0029】図2は、本発明の投射型液晶光学装置に用
いる反射型の液晶光学素子の断面図である。図2におい
て、11は表電極基板、12はその内面に形成された透明電
極、13はその外面に形成された反射防止膜、14は液晶固
化物複合体、15は裏電極基板、16は裏電極、17はその裏
電極上面に形成された誘電体多層膜による反射膜を示し
ている。
FIG. 2 is a sectional view of a reflective liquid crystal optical element used in the projection type liquid crystal optical device of the present invention. In FIG. 2, 11 is a front electrode substrate, 12 is a transparent electrode formed on its inner surface, 13 is an antireflection film formed on its outer surface, 14 is a liquid crystal solidified composite, 15 is a back electrode substrate, and 16 is a back electrode substrate. Reference numeral 17 denotes an electrode, a reflective film formed of a dielectric multilayer film formed on the upper surface of the back electrode.

【0030】本発明の反射型の液晶光学素子の表電極基
板は、ガラス、プラスチック等の透明基板であり、その
内面にIn23 −SnO2 (ITO)、SnO2 等の
透明電極が形成されており、通常はベタ電極にされてい
る。この表電極基板の少なくとも表面(光が入射してく
る側の面)には反射防止膜が設けられている。好ましく
は両面に反射防止膜が設けられる。
The front electrode substrate of the reflective liquid crystal optical element of the present invention is a transparent substrate such as glass or plastic, and a transparent electrode such as In 2 O 3 --SnO 2 (ITO) or SnO 2 is formed on its inner surface. And is usually a solid electrode. An antireflection film is provided on at least the surface (the surface on the side on which light is incident) of this front electrode substrate. Preferably, antireflection films are provided on both surfaces.

【0031】この反射防止膜は、基板または電極と屈折
率を調整したSiO2 、TiO2 、ZrO2 、MgF
2 、Al23 、CeF3 等の無機物やポリイミド等の
有機物の単層、多層の干渉膜である。また、図2では、
内面側では透明電極12と液晶固化物複合体14との間に反
射防止膜を設けているが、表電極基板の基板自体と透明
電極12との間に反射防止膜を設けてもよい。さらに、多
層反射防止膜において、構成要素として透明電極の屈折
率、膜厚を調整して用いてもよい。また、内面側では微
細な凹凸を有する膜であって散乱による正規反射を防止
する膜であってもよい。
This antireflection film is made of SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , MgF whose refractive index is adjusted with that of the substrate or electrode.
It is a single-layer or multi-layer interference film of an inorganic substance such as 2 , Al 2 O 3 , CeF 3 or an organic substance such as polyimide. In addition, in FIG.
Although the antireflection film is provided between the transparent electrode 12 and the liquid crystal solidified composite 14 on the inner surface side, the antireflection film may be provided between the substrate itself of the front electrode substrate and the transparent electrode 12. Further, in the multilayer antireflection film, the refractive index and the film thickness of the transparent electrode may be adjusted and used as constituent elements. Further, it may be a film having fine irregularities on the inner surface side, which prevents regular reflection due to scattering.

【0032】なお、表電極基板11が、後述する色分離合
成用のダイクロイックプリズム等の表電極基板材料と同
程度の屈折率を有する材料に光学接着材あるいはカップ
リングオイル等で接合される場合、界面反射は生じない
ため、反射防止膜13は不要となる。
When the front electrode substrate 11 is bonded to a material having a refractive index similar to that of the front electrode substrate material such as a dichroic prism for color separation / synthesis described later with an optical adhesive or coupling oil, Since the interface reflection does not occur, the antireflection film 13 is unnecessary.

【0033】裏電極基板は、電極を有すると共に反射膜
により反射機能を有するので、ガラス、プラスチック、
金属、セラミック、半導体等いずれでもよい。裏電極
は、図2の例のように裏電極の上に反射膜が設けられる
場合には、ITO、SnO2 等の透明電極、アルミニウ
ム、クロム等の不透明電極であってもよい。後述するよ
うに裏電極と反射膜の位置関係によっては、裏電極を透
明電極にしなくてはならない場合もある。
Since the back electrode substrate has an electrode and has a reflecting function by a reflecting film, it is made of glass, plastic,
Any of metal, ceramic, semiconductor, etc. may be used. The back electrode may be a transparent electrode such as ITO or SnO 2 or an opaque electrode such as aluminum or chromium when a reflective film is provided on the back electrode as in the example of FIG. 2. As will be described later, the back electrode may have to be a transparent electrode depending on the positional relationship between the back electrode and the reflective film.

【0034】この裏電極は画素電極として、パターニン
グされて用いられるので、必要に応じて、TFT(薄膜
トランジスタ)、薄膜ダイオード、MIM等の能動素子
を設けて接続する。なお、好ましくない反射を低減させ
るためには、このような能動素子は裏電極基板に設け
て、表電極基板の少なくとも表面はできるだけ平坦にし
て反射を低減させることが好ましい。
Since this back electrode is patterned and used as a pixel electrode, an active element such as a TFT (thin film transistor), thin film diode, or MIM is provided and connected as necessary. In order to reduce undesired reflection, it is preferable that such an active element is provided on the back electrode substrate and at least the surface of the front electrode substrate is made as flat as possible to reduce reflection.

【0035】誘電体多層膜による反射膜17は、裏電極基
板15の内面に形成された屈折率が相対的に高い透光性誘
電体薄膜と屈折率が相対的に低い透光性誘電体薄膜とを
積層してなる。多層膜は、SiO2 、MgF2 、Na3
AlF6 等の低屈折率透光性誘電体薄膜とTiO2 、Z
rO2 、Ta25 、ZnS、ZnSe、ZnTe、S
i、Ge、Y23 、Al23 等の高屈折率透光性誘
電体薄膜とを交互に積層した構造からなり、必要とする
反射波長帯および透過波長帯、反射率に応じて、材料・
膜厚・層数が異なり、設計自由度が金属膜に比べ広い。
The reflective film 17 formed of a dielectric multilayer film includes a translucent dielectric thin film having a relatively high refractive index formed on the inner surface of the back electrode substrate 15 and a translucent dielectric thin film having a relatively low refractive index. And are laminated. The multilayer film is made of SiO 2 , MgF 2 , Na 3
Low refractive index transparent dielectric thin film such as AlF 6 and TiO 2 , Z
rO 2 , Ta 2 O 5 , ZnS, ZnSe, ZnTe, S
i, Ge, Y 2 O 3 , Al 2 O 3 and other high refractive index translucent dielectric thin films are alternately laminated, and have a structure in which a reflection wavelength band, a transmission wavelength band, and a reflectance are required. ,material·
The film thickness and number of layers are different, and the degree of freedom in design is wider than that of metal films.

【0036】また、裏電極基板15上の裏電極16と誘電体
多層膜による反射膜17との位置関係は2種類ある。即
ち、1つは前記した図2に示すように裏電極16が形成さ
れた裏電極基板15上に誘電体多層膜による反射膜17を形
成する場合である。もう1つは図3に示すように誘電体
多層膜による反射膜18が形成された裏電極基板15上に裏
電極16を形成する場合である。
There are two types of positional relationship between the back electrode 16 on the back electrode substrate 15 and the reflective film 17 made of a dielectric multilayer film. That is, one is a case where the reflective film 17 made of a dielectric multilayer film is formed on the back electrode substrate 15 on which the back electrode 16 is formed as shown in FIG. The other is a case where the back electrode 16 is formed on the back electrode substrate 15 on which the reflective film 18 made of a dielectric multilayer film is formed as shown in FIG.

【0037】前者は、あらゆる裏電極基板と裏電極に対
して適用され得るが、後者は、裏面基板にSiを用い基
板内に各画素毎に能動素子を形成するような場合は適用
されない。しかし、TFTは通常ガラス基板上に形成さ
れるため、ガラス基板上に形成された誘電体多層膜上に
TFTを形成することは問題ない。また、後者の場合、
裏電極は透明電極とされる。
The former can be applied to all back electrode substrates and back electrodes, but the latter is not applicable to the case where Si is used for the back substrate and active elements are formed for each pixel in the substrate. However, since the TFT is usually formed on the glass substrate, there is no problem in forming the TFT on the dielectric multilayer film formed on the glass substrate. Also in the latter case,
The back electrode is a transparent electrode.

【0038】なお、液晶固化物複合体に直接印加電圧が
作用する点で、裏電極は誘電体多層膜による反射膜上に
形成することが好ましい。このため、低電圧駆動という
点では図3の構成が好ましい。この場合、裏電極のそれ
ぞれに能動素子が形成される場合、前記誘電体多層膜に
よる反射膜の能動素子と接する最上層の膜は、その界面
で反応しない材料とされることが好ましい。このため
に、具体的には、SiO2 、TiO2 、ZrO2 、Ta
25 、Al23 等の酸化物誘電体であることが好ま
しい。
The back electrode is preferably formed on the reflective film of the dielectric multi-layer film in that the applied voltage directly acts on the liquid crystal solidified composite. Therefore, the configuration of FIG. 3 is preferable in terms of low voltage driving. In this case, when an active element is formed on each of the back electrodes, it is preferable that the uppermost layer of the reflective film formed of the dielectric multilayer film which is in contact with the active element is made of a material that does not react at the interface. For this reason, specifically, SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , Ta
It is preferably an oxide dielectric such as 2 O 5 or Al 2 O 3 .

【0039】一方、図2のように裏電極および能動素子
が形成された裏電極基板上に、前記誘電体多層膜による
反射膜を形成する場合、誘電体多層膜による反射膜に印
加電圧の一部が消費される。その結果、実効的駆動電圧
は上昇するが、誘電体多層膜が電極および能動素子等の
保護膜として作用する長所がある。
On the other hand, when a reflective film of the dielectric multilayer film is formed on the back electrode substrate on which the back electrode and the active element are formed as shown in FIG. 2, one voltage applied to the reflective film of the dielectric multilayer film is used. Parts are consumed. As a result, the effective driving voltage rises, but the dielectric multilayer film has an advantage of acting as a protective film for the electrodes and active elements.

【0040】また、裏電極のそれぞれに能動素子が形成
される場合、反射型の液晶光学素子に入射した光が直接
能動素子に到達しないよう、遮光膜としての機能も果た
す。その結果、光導電効果の大きなアモルファスシリコ
ン等の能動素子を用いた場合でも、別途遮光層を設けな
くとも光誘起電流の発生を低減することができる。
When an active element is formed on each of the back electrodes, it also functions as a light-shielding film so that the light incident on the reflective liquid crystal optical element does not reach the active element directly. As a result, even when an active element such as amorphous silicon having a large photoconductive effect is used, it is possible to reduce the generation of photoinduced current without separately providing a light shielding layer.

【0041】さらに遮光度を高めるため、裏電極基板側
に各能動素子位置の誘電体多層膜の上に遮光膜を形成し
てもよい。この場合、誘電体多層膜が能動素子の保護膜
となるため、感光性ポリマーの遮光膜を用いても、フォ
トエッチングによるパターニングにおけるアルカリ現像
液の使用に対しても能動素子の信頼性が高い。
In order to further increase the degree of light shielding, a light shielding film may be formed on the dielectric multilayer film at each active element position on the back electrode substrate side. In this case, since the dielectric multilayer film serves as a protective film for the active element, the reliability of the active element is high even when a light-shielding film of a photosensitive polymer is used and even when an alkaline developer is used for patterning by photoetching.

【0042】また、誘電体多層膜による反射膜は、前記
の図2、図3のように同一分光特性のものを裏電極基板
全面に形成してもよいし、各裏電極毎に異なった分光特
性を有するものを形成してもよい。この具体例を、図2
に対応した例として図4に、図3に対応した例として図
5に示す。
The reflection film formed of the dielectric multilayer film may be formed on the entire surface of the back electrode substrate with the same spectral characteristics as shown in FIGS. 2 and 3, or different back electrodes may have different spectral characteristics. You may form what has a characteristic. A concrete example of this is shown in FIG.
4 and FIG. 5 as an example corresponding to FIG.

【0043】図4では、裏電極のRGBに対応する電極
を16R、16G、16B で表し、その上に形成され、裏電極に対
応してRGBの選択反射性を有する誘電体多層膜による
反射膜を17R、17G、17B で表す。また、図5では、裏電極
のRGBに対応する電極を16R、16G、16B で表し、裏電極
基板との界面に形成され、裏電極に対応してRGBの選
択反射性を有する誘電体多層膜による反射膜を18R、18G、
18B で表す。
In FIG. 4, the electrodes corresponding to RGB of the back electrode are denoted by 16R, 16G, and 16B, and the reflective film formed on the electrode is a dielectric multilayer film having a selective reflection property of RGB corresponding to the back electrode. Are represented by 17R, 17G, and 17B. Further, in FIG. 5, the electrodes corresponding to RGB of the back electrode are represented by 16R, 16G, and 16B, and are formed on the interface with the back electrode substrate, and the dielectric multilayer film having the selective reflection property of RGB corresponding to the back electrode. The reflective film by 18R, 18G,
Expressed as 18B.

【0044】このような構成を採ることにより、1個の
液晶光学素子でフルカラー表示を行うことができる。も
ちろん、フルカラーでなくてマルチカラー表示でよい場
合には、2種類の波長選択反射性を有する誘電体多層膜
としてもよい。
By adopting such a structure, full color display can be performed by one liquid crystal optical element. Of course, when multi-color display may be performed instead of full color, a dielectric multilayer film having two types of wavelength selective reflection may be used.

【0045】3個の反射型の液晶光学素子を用いてフル
カラー表示を行う場合には、各液晶光学素子の誘電体多
層膜による反射膜は、波長選択反射性のない同一の反射
膜でよい。これは、光源光学系からの光がダイクロイッ
クミラー、ダイクロイックプリズム等の色分離手段によ
り3色に分光され、液晶光学素子に供給されるためであ
る。そのような色分離手段により分光された光は、夫々
の色成分以外の光を含まない。
When full color display is performed by using three reflective liquid crystal optical elements, the reflective film formed of the dielectric multilayer film of each liquid crystal optical element may be the same reflective film having no wavelength selective reflection property. This is because the light from the light source optical system is split into three colors by the color separation means such as a dichroic mirror and a dichroic prism and supplied to the liquid crystal optical element. The light separated by such color separation means does not include light other than the respective color components.

【0046】なお、このような場合であっても、各液晶
光学素子の誘電体多層膜による反射膜を、夫々波長選択
反射性の異なる反射膜とすることが好ましい。これは、
ダイクロイックミラーまたはダイクロイックプリズムに
よる色分離のみでは、色純度が不充分となることがある
ためである。透過散乱型液晶光学素子では、偏光板を用
いない。このため、ダイクロイックミラーまたはダイク
ロイックプリズムの通過(反射)の波長域がP偏光とS
偏光とにより異なるため、色分離が不充分となる傾向が
ある。
Even in such a case, it is preferable that the reflective film formed of the dielectric multilayer film of each liquid crystal optical element is a reflective film having different wavelength selective reflectivity. this is,
This is because the color purity may be insufficient only by color separation using a dichroic mirror or a dichroic prism. A polarizing plate is not used in the transmission / scattering liquid crystal optical element. For this reason, the wavelength range of passage (reflection) of the dichroic mirror or dichroic prism is P polarized light and S polarized light.
Since it differs depending on the polarized light, color separation tends to be insufficient.

【0047】また、透過型液晶光学素子の場合、色分離
用と色合成用のダイクロイックミラーまたはダイクロイ
ックプリズムが異なるため、異なった分光特性を持つよ
うな組み合わせを採ることにより、RGB色の色純度を
向上できる。しかし、反射型液晶光学素子の場合、光路
の制約上、色分離用も色合成用も同じダイクロイックミ
ラーまたはダイクロイックプリズムを用いることにな
る。したがって、透過型液晶光学素子の場合に比べ、R
GB色の色純度の調整自由度が低く、色純度の向上が難
しい。
Further, in the case of a transmissive liquid crystal optical element, since the dichroic mirrors or dichroic prisms for color separation and color synthesis are different, a combination having different spectral characteristics is adopted to improve the color purity of RGB colors. Can be improved. However, in the case of the reflective liquid crystal optical element, due to the restriction of the optical path, the same dichroic mirror or dichroic prism for color separation and color synthesis is used. Therefore, as compared with the case of a transmissive liquid crystal optical element, R
The degree of freedom in adjusting the color purity of GB color is low, and it is difficult to improve the color purity.

【0048】特に、ハロゲンランプ、メタルハライドラ
ンプ、キセノンランプ等の演色性の良い光源を用いた場
合、570〜590nm波長域の光がGまたはRに混在
し、色純度をCRTに比較して劣化させ、フルカラー表
示において問題になる傾向がある。
In particular, when a light source having a good color rendering property such as a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp is used, light in the wavelength range of 570 to 590 nm is mixed in G or R, and the color purity is deteriorated as compared with CRT. , Tend to be a problem in full color display.

【0049】本発明では、この境界領域の波長域の反射
をしないような波長選択反射性を持たせた誘電体多層膜
による反射膜を形成することにより、色純度を大きく向
上させることができる。具体的には、RGB色に色分離
した場合、RGの境界領域の光がRとGの両方の液晶光
学素子に入射する。同様にGBの境界領域の光がGとB
の両方の液晶光学素子に入射する。
In the present invention, color purity can be greatly improved by forming a reflective film of a dielectric multilayer film having wavelength selective reflectivity that does not reflect in the wavelength region of this boundary region. Specifically, when the colors are separated into RGB colors, the light in the boundary region of RG enters both the R and G liquid crystal optical elements. Similarly, the light in the boundary area of GB is G and B.
Incident on both liquid crystal optical elements.

【0050】この場合、RとGの液晶光学素子の少なく
とも一方ではこのRGの境界領域の光が反射されなく
し、GとBの液晶光学素子の少なくとも一方ではこのG
Bの境界領域の光が反射されなくする。これにより、各
液晶光学素子の出射光では色の重複がなくなり、色純度
が向上する。より具体的な組み合わせを表1および表2
に示す。表1および表2において、「光」は光量を表
し、「色」は色純度を表す。夫々、良いものをA〜C
(Aが最も良い)で表し、悪いものを×で表す。○は、
各液晶光学素子が該当する光成分を透過し反射すること
を意味する。
In this case, at least one of the R and G liquid crystal optical elements does not reflect the light in the boundary region of RG, and at least one of the G and B liquid crystal optical elements has the G color.
The light in the border area of B is not reflected. As a result, the colors emitted from the liquid crystal optical elements do not overlap, and the color purity is improved. More specific combinations are shown in Table 1 and Table 2.
Shown in. In Tables 1 and 2, "light" represents the amount of light and "color" represents the color purity. Good things A to C, respectively
(A is the best), and bad is represented by x. ○ is
It means that each liquid crystal optical element transmits and reflects the corresponding light component.

【0051】[0051]

【表1】 [Table 1]

【0052】[0052]

【表2】 [Table 2]

【0053】例1においては、RG、GBの両境界領域
は両方の液晶光学素子に含まれるため、この境界領域の
波長範囲が広いと色純度が低下する。特に、演色性の高
い白色ランプを用いた場合、GまたはRの色純度の低下
が問題になる。例2はGの液晶光学素子の反射膜のみに
波長選択反射性を与えた例であり、RG、GBの両境界
領域は夫々RまたはBのみに含まれるので、色純度が低
下しない。特に、演色性の高い白色ランプを用いた場合
でも、570〜590nm波長域の光をGの選択反射膜
によりカットすれば、Gの色純度が向上する。
In Example 1, since both the boundary regions of RG and GB are included in both liquid crystal optical elements, if the wavelength range of these boundary regions is wide, the color purity is lowered. In particular, when a white lamp having a high color rendering property is used, a decrease in color purity of G or R becomes a problem. Example 2 is an example in which wavelength selective reflectivity is imparted only to the reflective film of the G liquid crystal optical element. Since both boundary regions of RG and GB are included only in R or B, respectively, the color purity does not decrease. In particular, even when a white lamp having a high color rendering property is used, if the light in the wavelength range of 570 to 590 nm is cut by the G selective reflection film, the G color purity is improved.

【0054】例3は、GおよびBの液晶光学素子の反射
膜のみに波長選択反射性を与えた例であり、RG、GB
の両境界領域は夫々RまたはGのみに含まれるので、色
純度が低下しない。例4は、全ての液晶光学素子の反射
膜に波長選択反射性を与えた例であり、RG、GBの両
境界領域はいずれにも含まれないので、色純度が低下し
ない。
Example 3 is an example in which wavelength selective reflectivity is given only to the reflective films of the G and B liquid crystal optical elements, and RG and GB are used.
Since both boundary regions are included only in R or G, the color purity does not decrease. Example 4 is an example in which the reflective films of all the liquid crystal optical elements are provided with wavelength selective reflectivity, and since both boundary regions of RG and GB are not included in both, color purity does not decrease.

【0055】例5は、例1よりはよいが、例2〜4より
は色純度において劣る例である。これは、Gの液晶光学
素子の反射膜のみにRに近い波長の光は透過するように
波長選択反射性を与えた例であり、RGの境界領域はR
の液晶光学素子にのみ含まれる。この場合、GBの境界
領域はG、Bの両方に含まれるが、赤と緑の色の混ざり
に比して見かけ上の色純度の低下は少ない。
Example 5 is better than Example 1 but inferior in color purity to Examples 2 to 4. This is an example in which only the reflective film of the G liquid crystal optical element is provided with wavelength selective reflectivity so that light having a wavelength close to R is transmitted, and the boundary region of RG is R
Included only in the liquid crystal optical element of. In this case, the GB boundary region is included in both G and B, but the apparent color purity is less deteriorated than the mixture of red and green colors.

【0056】例6は、Rの液晶光学素子の反射膜のみに
波長選択反射性を与えた例であり、RGの境界領域はG
の液晶光学素子のみに含まれる。この場合、例5に比し
Gの色純度は劣るが、Rの色純度は向上する。例7は、
RおよびGの液晶光学素子の反射膜のみに波長選択反射
性を与えた例であり、RGの境界領域はRおよびGの液
晶光学素子に含まれない。この場合、例5に比しRの色
純度は向上する。
Example 6 is an example in which wavelength selective reflectivity is given only to the reflective film of the R liquid crystal optical element, and the boundary region of RG is G
Included only in the liquid crystal optical element of. In this case, the color purity of G is inferior to that of Example 5, but the color purity of R is improved. Example 7
This is an example in which wavelength selective reflectivity is given only to the reflective films of the R and G liquid crystal optical elements, and the boundary region of RG is not included in the R and G liquid crystal optical elements. In this case, the color purity of R is improved as compared with Example 5.

【0057】上記の組み合わせ以外にも組み合わせは考
えられるが、演色性の高い白色ランプを用いた場合に、
RまたはGの色純度の劣化の原因となる570〜590
nm波長域の光を除去するのに、上記の例2〜7の液晶
光学素子の反射膜の波長選択反射膜の利用は特に有用で
ある。
Combinations other than the above are conceivable, but when a white lamp with high color rendering is used,
570 to 590 which causes deterioration of R or G color purity
The use of the wavelength selective reflection film of the reflection film of the liquid crystal optical elements of Examples 2 to 7 described above is particularly useful for removing light in the nm wavelength region.

【0058】誘電体多層膜による反射膜は、多層膜の構
成を変化させることで種々の分光特性が得られ、その設
計自由度が高いため、ダイクロイックミラーまたはダイ
クロイックプリズムのみでは色純度が不充分な場合で
も、上記のように色純度を補正するようなフィルタの効
果を示すといった利点がある。
The reflective film of the dielectric multi-layered film can obtain various spectral characteristics by changing the structure of the multi-layered film and has a high degree of design freedom. Therefore, the color purity is not sufficient only with the dichroic mirror or the dichroic prism. Even in such a case, there is an advantage that the effect of the filter for correcting the color purity as described above is exhibited.

【0059】それらの出射光を同じまたは他のダイクロ
イックミラーもしくはダイクロイックプリズム等の色合
成手段により合成して、投射光学系に入射せしめてスク
リーンに投射すればよい。また、別々に投射光学系に入
射させて投射し、スクリーン上で像を合成するようにし
てもよい。
The emitted lights may be combined by the same or another color combining means such as a dichroic mirror or a dichroic prism, and may be incident on the projection optical system and projected on the screen. Alternatively, the images may be separately made incident on the projection optical system and projected to synthesize the images on the screen.

【0060】本発明では、特に、ダイクロイックミラー
またはダイクロイックプリズムにより白色投射光源系か
らの光をRGBの3色に分離すると共に3個の反射型の
液晶光学素子を各々通過した各色光を合成するように
し、各反射型の液晶光学素子の誘電体多層膜による反射
膜が各色に対応した分光反射特性を有するようにするこ
とが好ましい。これによって、色純度の高いフルカラー
表示が可能となる。また、透過型の液晶光学素子を用い
た場合に比して、色分離合成系を同一のダイクロイック
ミラーまたはダイクロイックプリズムを用いることがで
きるため、投射型液晶光学装置の小型化が可能になる。
In the present invention, in particular, the dichroic mirror or the dichroic prism is used to separate the light from the white projection light source system into the three colors of RGB and to combine the respective color lights that have respectively passed through the three reflective liquid crystal optical elements. It is preferable that the reflective film of the dielectric multilayer film of each reflective liquid crystal optical element has a spectral reflection characteristic corresponding to each color. This enables full-color display with high color purity. Further, since the same dichroic mirror or dichroic prism can be used for the color separation / combination system as compared with the case of using the transmission type liquid crystal optical element, the projection type liquid crystal optical device can be downsized.

【0061】一方、裏電極基板の各裏電極毎に異なった
分光特性を有する誘電体多層膜による反射膜を形成する
場合、各電極毎に異なった色表示となる。特に、表電極
基板にカラーフィルタが形成された直視型カラー液晶光
学素子同様に、誘電体多層膜による反射膜の分光反射率
が隣接画素においてRGB3色を1単位とする構成とす
ることにより、1個の反射型液晶光学素子でカラー投射
表示が可能となる。
On the other hand, when a reflective film of a dielectric multilayer film having different spectral characteristics is formed for each back electrode of the back electrode substrate, a different color display is provided for each electrode. In particular, as in the case of the direct-view type color liquid crystal optical element in which the color filter is formed on the front electrode substrate, the spectral reflectance of the reflective film formed by the dielectric multilayer film is set to 1 unit of three RGB colors in the adjacent pixels. Color projection display is possible with a single reflective liquid crystal optical element.

【0062】この場合も、誘電体多層膜の材質と層数を
変更することで所望の分光特性が得られかつ高い反射率
も得られるため、光吸収型のカラーフィルタに比べて、
色純度がよく、光利用効率の高い表示が可能となる。
Also in this case, desired spectral characteristics and high reflectance can be obtained by changing the material and the number of layers of the dielectric multilayer film. Therefore, compared with the light absorption type color filter,
It is possible to display with high color purity and high light utilization efficiency.

【0063】また、本発明の誘電体多層膜による反射膜
は、図2〜5に示したように裏電極基板の表示部分の全
面に形成してもよいし、裏電極部分にのみ形成してもよ
い。図2、3のように部分毎に波長選択反射性を変える
必要がない場合には、全面ベタに形成する方が製造が容
易であり、好ましい。また、図2のように電極、能動素
子等による凹凸がある場合、その凹部を透明材料で埋め
て平坦化してから誘電体多層膜による反射膜を形成する
こともできる。
The reflective film of the dielectric multilayer film of the present invention may be formed on the entire surface of the display portion of the back electrode substrate as shown in FIGS. 2 to 5, or may be formed only on the back electrode portion. Good. When it is not necessary to change the wavelength-selective reflectivity for each part as shown in FIGS. 2 and 3, it is preferable to form a solid surface because it is easier to manufacture. In addition, when there are irregularities due to electrodes, active elements, etc. as shown in FIG. 2, it is possible to fill the concave portions with a transparent material and flatten the surface before forming the reflective film of the dielectric multilayer film.

【0064】また、液晶固化物複合体で電圧非印加の状
態で散乱状態の液晶光学素子を用いると、散乱光は拡散
光を減ずる装置により投射されず、暗い表示となる。し
たがって、各画素の電極間に遮光膜を形成する必要はな
い。このため、RGBの分光反射特性を持つ誘電体多層
膜による反射膜を微細加工するとき、その寸法精度は遮
光膜の形成を必要とする従来のTN液晶の場合に比べて
厳しくないといった利点もある。
Further, when a liquid crystal optical element which is in a liquid crystal solidified substance complex and is in a scattered state in a state where no voltage is applied, scattered light is not projected by a device for reducing diffused light, resulting in a dark display. Therefore, it is not necessary to form a light shielding film between the electrodes of each pixel. For this reason, when finely processing a reflective film formed of a dielectric multi-layered film having spectral reflectance characteristics of RGB, the dimensional accuracy thereof is less severe than that of the conventional TN liquid crystal that requires the formation of a light shielding film. ..

【0065】誘電体多層膜による反射膜が波長選択反射
性を有する場合、裏側に光が抜けることがある。この場
合、裏電極基板が不透明でない場合、その空気側界面
は、誘電体多層膜による反射膜を透過した光がこの界面
で正規反射し、投射光に重畳しないようにすることが好
ましい。具体的には、黒色光吸収層を形成する、または
微細な凹凸を形成したフロスト状とする、あるいは、反
射防止膜を形成すればよい。これにより、正規反射光を
低減でき、高い消光比を得ることができる。
When the reflective film formed of the dielectric multilayer film has wavelength selective reflectivity, light may escape to the back side. In this case, when the back electrode substrate is not opaque, it is preferable that the air side interface of the back electrode substrate is such that the light transmitted through the reflective film of the dielectric multilayer film is regularly reflected at this interface and does not overlap with the projected light. Specifically, a black light absorption layer may be formed, or a frost shape with fine irregularities may be formed, or an antireflection film may be formed. Thereby, the regular reflection light can be reduced and a high extinction ratio can be obtained.

【0066】また、画素毎に能動素子が設けられた場
合、なかでも光導電効果の大きなアモルファスシリコン
等の能動素子の場合には、通常の透過型で用いられる遮
光膜を表電極基板あるいは裏電極基板の各能動素子に対
応した位置に形成すれば、能動素子の入射光にともなう
光導電効果が生じない。
Further, when an active element is provided for each pixel, particularly, in the case of an active element such as amorphous silicon having a large photoconductive effect, a light-shielding film used in a normal transmission type is used as a front electrode substrate or a back electrode. If the substrate is formed at a position corresponding to each active element, the photoconductive effect due to the incident light of the active element does not occur.

【0067】本発明の投射型液晶光学装置の動作を、電
圧非印加の状態で散乱状態の液晶固化物複合体を挟持し
た液晶光学素子を用いた場合で説明する。
The operation of the projection type liquid crystal optical device of the present invention will be described using a liquid crystal optical element sandwiching a liquid crystal solidified composite in a scattering state in the absence of applied voltage.

【0068】反射型の液晶光学素子の透過状態の画素の
部分では、光が透過し、反射膜で反射してきて(正規反
射)出射してくる。この直進光は拡散光を減ずる装置を
通過する光となるので、投射スクリーン上で明るく表示
される。一方、散乱状態の画素の部分では、光が散乱さ
れて、拡散光として出射してくる。この光はほとんどが
拡散光を減ずる装置を通過できないので、投射スクリー
ン上で暗く見えることになる。
In the pixel portion in the transmissive state of the reflective liquid crystal optical element, light is transmitted, reflected by the reflective film (regular reflection), and emitted. This straight light is a light that passes through a device that reduces diffused light, so that it is displayed brightly on the projection screen. On the other hand, light is scattered at the pixel portion in the scattered state and is emitted as diffused light. Most of this light will not be able to pass through the device that attenuates the diffuse light, so it will appear dark on the projection screen.

【0069】なお、本発明では、反射型の液晶光学素子
としているので、散乱状態の画素の部分では、散乱され
ずに裏側まで到達した光は反射されて再度散乱部分を通
過するため、さらに散乱され、結果として薄い液晶固化
物複合体層で高い散乱率が得られる。また、透過型の液
晶光学素子に対して同じ散乱能とした場合、液晶固化物
複合体層が薄くできるので、駆動電圧が低減できる。
In the present invention, since the liquid crystal optical element of the reflection type is used, in the pixel portion in the scattering state, the light that reaches the back side without being scattered is reflected and passes through the scattering portion again, so that it is further scattered. As a result, a high scattering rate is obtained in the thin liquid crystal solidified composite layer. Further, when the transmission type liquid crystal optical element has the same scattering ability, the liquid crystal solidified substance composite layer can be made thin, so that the driving voltage can be reduced.

【0070】本発明では、液晶固化物複合体として細か
な孔の多数形成された固化物マトリクスとその孔の部分
に充填された液晶とからなり、電圧の印加時または非印
加時のいずれかの状態においてその固化物マトリクスの
屈折率が使用する液晶の屈折率とほぼ一致するようにさ
れる。この場合、使用する液晶の屈折率異方性Δnが
0.18以上である液晶固化物複合体を用いることが好
ましい。特に、正の誘電異方性のネマチック液晶を用
い、その固化物マトリクスの屈折率が使用する液晶の常
光屈折率(no )とほぼ一致するようにされることが好
ましい。
In the present invention, a liquid crystal solidified substance composite is composed of a solidified substance matrix having a large number of fine pores formed therein and a liquid crystal filled in the pores thereof, and either when a voltage is applied or when no voltage is applied. In the state, the refractive index of the solidified matrix is made to substantially match the refractive index of the liquid crystal used. In this case, it is preferable to use a liquid crystal solidified substance composite in which the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal used is 0.18 or more. In particular, it is preferable to use a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy so that the refractive index of the solidified matrix thereof substantially matches the ordinary refractive index (n o ) of the liquid crystal used.

【0071】この液晶固化物複合体を表電極基板と、誘
電体多層膜による反射膜を有する裏電極基板との間に挟
持して反射型の液晶光学素子とする。この反射型の液晶
光学素子の電極間への電圧の印加状態により、その液晶
の屈折率が変化し、固化物マトリクスの屈折率と液晶の
屈折率との関係が変化し、両者の屈折率が一致したとき
には透過状態(正規反射して光が出射)となり、屈折率
が異なったときには散乱状態(拡散光が出射)となる。
This liquid crystal solidified composite is sandwiched between a front electrode substrate and a back electrode substrate having a reflective film of a dielectric multilayer film to form a reflective liquid crystal optical element. The refractive index of the liquid crystal changes depending on the applied state of the voltage between the electrodes of this reflection-type liquid crystal optical element, and the relationship between the refractive index of the solidified matrix and the refractive index of the liquid crystal changes. When they match, they are in a transmissive state (normally reflected and light is emitted), and when they have different refractive indices, they are in a scattered state (diffused light is emitted).

【0072】この細かな孔の多数形成された固化物マト
リクスとその孔の部分に充填された液晶とからなる液晶
固化物複合体は、マイクロカプセルのような液泡内に液
晶が封じ込められたような構造であるが、個々のマイク
ロカプセルが完全に独立していなくてもよく、多孔質体
のように個々の液晶の液泡が細隙を介して連通していて
もよい。
A liquid crystal solidified substance composite composed of a solidified substance matrix having a large number of fine pores formed therein and a liquid crystal filled in the pores is such that the liquid crystal is contained in liquid bubbles such as microcapsules. Although it has a structure, individual microcapsules do not have to be completely independent, and liquid bubbles of individual liquid crystals may communicate with each other through a slit like a porous body.

【0073】本発明の反射型の液晶光学素子に用いる液
晶固化物複合体は、液晶と、固化物マトリクスを構成す
る硬化性化合物とを混ぜ合わせて溶液状またはラテック
ス状にしておいて、これを光硬化、熱硬化、溶媒除去に
よる硬化、反応硬化等させて固化物マトリクスを分離
し、固化物マトリクス中に液晶が分散した状態をとるよ
うにすればよい。
The liquid crystal solidified substance composite used in the reflection type liquid crystal optical element of the present invention is prepared by mixing the liquid crystal and the curable compound constituting the solidified substance matrix to form a solution or latex. The solidified substance matrix may be separated by performing photo-curing, heat-curing, curing by removing a solvent, reaction curing or the like so that the liquid crystal is dispersed in the solidified substance matrix.

【0074】この硬化性化合物を、光硬化または熱硬化
タイプにすることにより、密閉系内で硬化できるため好
ましい。特に、光硬化タイプの硬化性化合物を用いるこ
とにより、熱による影響を受けなく、短時間で硬化させ
ることができ好ましい。
This curable compound is preferably a photocurable or thermosetting type because it can be cured in a closed system. In particular, the use of a photocurable curable compound is preferable because it can be cured in a short time without being affected by heat.

【0075】具体的な製法としては、従来の通常のTN
型液晶光学素子と同様にシール材を用いてセルを形成
し、注入口から液晶と硬化性化合物との未硬化の混合物
を注入し、注入口を封止した後、光照射をするか加熱し
て硬化させることもできる。
As a concrete manufacturing method, a conventional ordinary TN is used.
A cell is formed using a sealing material as in the case of the liquid crystal optical element, and an uncured mixture of liquid crystal and a curable compound is injected from the injection port, and the injection port is sealed and then irradiated with light or heated. It can also be cured.

【0076】また、本発明の反射型の液晶光学素子の場
合には、シール材を用いなく、例えば、表電極基板と裏
電極基板のいずれか一方の電極基板上に液晶と硬化性化
合物との未硬化の混合物を供給し、その後、他方の電極
基板を重ねて、光照射等により硬化させることもでき
る。
In addition, in the case of the reflective liquid crystal optical element of the present invention, for example, a liquid crystal and a curable compound are provided on one of the front electrode substrate and the back electrode substrate without using a sealing material. It is also possible to supply an uncured mixture, and then stack the other electrode substrate and cure it by light irradiation or the like.

【0077】もちろん、その後、周辺にシール材を塗布
して周辺をシールしてもよい。この製法によれば、単に
液晶と硬化性化合物との未硬化の混合物をロールコー
ト、スピンコート、印刷、ディスペンサーによる塗布等
の供給をすればよいため、注入工程が簡便であり、生産
性がきわめてよい。
Of course, thereafter, a sealing material may be applied to the periphery to seal the periphery. According to this manufacturing method, the uncured mixture of the liquid crystal and the curable compound may simply be supplied by roll coating, spin coating, printing, coating with a dispenser, etc., so that the injection step is simple and the productivity is extremely high. Good.

【0078】これらの液晶と硬化性化合物との未硬化の
混合物には、基板間隙制御用のセラミック粒子、プラス
チック粒子、ガラス繊維等のスペーサー、顔料、色素、
粘度調整剤、その他本発明の性能に悪影響を与えない添
加剤を添加してもよい。
The uncured mixture of these liquid crystals and the curable compound contains ceramic particles for controlling the substrate gap, plastic particles, spacers such as glass fibers, pigments, dyes,
Viscosity modifiers and other additives that do not adversely affect the performance of the present invention may be added.

【0079】電圧非印加時に散乱状態である素子に、こ
の硬化工程の際に特定の部分のみに充分高い電圧を印加
した状態で硬化させることにより、その部分を常に光透
過状態にすることができるので、固定表示したいものが
ある場合には、そのような常透過部分を形成してもよ
い。逆に、電圧非印加時に透過状態である素子の場合に
は、同様にして常散乱部分を形成できる。
By curing an element that is in a scattering state when no voltage is applied in such a state that a sufficiently high voltage is applied only to a specific portion during this curing step, that portion can be kept in a light transmitting state at all times. Therefore, when there is something that is desired to be fixedly displayed, such a normal transmission portion may be formed. Conversely, in the case of an element that is in a transmissive state when no voltage is applied, the ordinary scattering portion can be similarly formed.

【0080】この液晶固化物複合体を使用した反射型の
液晶表示素子の透過状態での透過率は高いほどよく、散
乱状態でのヘイズ値は80%以上であることが好まし
い。
The higher the transmittance in the transmissive state of the reflective liquid crystal display element using this liquid crystal solidified composite, the better, and the haze value in the scattered state is preferably 80% or more.

【0081】本発明では、電圧印加状態または非印加状
態のいずれかで、固化物マトリクス(硬化後の)の屈折
率が、使用する液晶の屈折率と一致し、逆の状態では固
化物マトリクスの屈折率が、使用する液晶の屈折率と一
致しないようにされる。これにより、固化物マトリクス
の屈折率と液晶の屈折率とが一致したときに光が透過
し、一致しないときに光が散乱(白濁)することにな
る。この素子の散乱性は、従来のDSモードの反射型の
液晶表示素子の場合よりも高く、高いコントラスト比の
表示が得られる。
In the present invention, the refractive index of the solidified matrix (after curing) is the same as the refractive index of the liquid crystal used in either the voltage applied state or the non-voltage applied state, and in the opposite state, The index of refraction is not matched to that of the liquid crystal used. As a result, the light is transmitted when the refractive index of the solidified material matrix and the refractive index of the liquid crystal match, and the light is scattered (white turbid) when they do not match. The scattering property of this element is higher than that of a conventional DS mode reflective liquid crystal display element, and a display with a high contrast ratio can be obtained.

【0082】本発明では、特に、電圧印加状態で、固化
物マトリクス(硬化後の)の屈折率が、使用する液晶の
o と一致するようにされることが好ましい。これによ
り、電圧印加時に透過状態になるので、光透過時の透過
率が高くなりかつ均一に透過するので、表示のコントラ
スト比が向上する。
[0082] In the present invention, particularly, in a voltage applied state, the refractive index of the solidified matrix (after curing) is preferably made to coincide with the liquid crystal n o used. As a result, since a transmissive state is achieved when a voltage is applied, the transmissivity during light transmission is high and the light is evenly transmitted, so that the display contrast ratio is improved.

【0083】固化物マトリクス中に分散保持される液晶
は、独立した粒子、または一部が連通した粒子であるこ
とが好ましい。これは、高い散乱能と低電圧で駆動した
際の高い透過性を両立するために有効である。散乱は液
晶と固化物マトリクスの界面の存在により引き起こされ
る。このため、この界面の面積が大きいほど散乱性は向
上する。ある最適な液晶粒子径で、この界面の面積を増
大させるためには、独立して樹脂と分離した液晶量を多
くする、即ち、液晶粒子密度を多くすることが重要であ
る。
The liquid crystal dispersed and held in the solidified matrix is preferably independent particles or particles in which some of them are connected. This is effective in achieving both high scattering power and high transparency when driven at a low voltage. Scattering is caused by the presence of an interface between the liquid crystal and the solidified matrix. Therefore, the larger the area of this interface, the higher the scattering property. In order to increase the area of this interface with a certain optimum liquid crystal particle diameter, it is important to increase the amount of liquid crystals independently separated from the resin, that is, increase the liquid crystal particle density.

【0084】しかし、固化物マトリクスと分離した液晶
量を増大していくと、いずれ夫々の液晶粒子が連通する
ようになり、さらには液晶が全て連通した構造をとるよ
うになり、これは固化物マトリクスと分離した液晶界面
の喪失につながるため、散乱能の低下につながる。
However, as the amount of the liquid crystal separated from the solidified matrix is increased, the respective liquid crystal particles come into communication with each other, and further, the liquid crystal comes to have a structure in which all the liquid crystal communicates with each other. The loss of the liquid crystal interface separated from the matrix leads to a decrease in the scattering ability.

【0085】使用する液晶の屈折率異方性Δn(=ne
−no )は、散乱性に寄与し、高い散乱性を得るには、
ある程度以上大きいことが好ましく、具体的にはΔn>
0.18が好ましく、特にΔn>0.22が好ましい。
また、使用する液晶のno は固化物マトリクスの屈折率
(np )とほぼ一致することが好ましく、このとき電界
印加時に高い透明性が得られる。具体的にはno −0.
03<np <no +0.05の関係を満たすことが好ま
しい。
Refractive index anisotropy Δn (= n e of the liquid crystal used)
-N o) is the contribution to scattering, obtain a high scattering property,
It is preferable that it is larger than a certain level, specifically, Δn>
0.18 is preferable, and Δn> 0.22 is particularly preferable.
Further, n o of the liquid crystal used is preferably set to substantially match the refractive index of the solidified matrix (n p), high transparency when an electric field is applied to obtain the time. More specifically, n o -0.
03 <it is preferable to satisfy the relationship of n p <n o +0.05.

【0086】また、散乱性を向上させるには、液晶固化
物複合体の動作可能な液晶の体積分率Φを増加させるこ
とが有効であり、Φ>20%が好ましく、より高い散乱
性を有するにはΦ>35%が好ましく、さらにはΦ>4
5%が好ましい。一方Φがあまり大きくなると、液晶固
化物複合体の構造安定性が悪くなるため、Φ<70%が
好ましい。
Further, in order to improve the scattering property, it is effective to increase the volume fraction Φ of the operable liquid crystal of the liquid crystal solidified composite, and Φ> 20% is preferable, and the higher scattering property is obtained. Φ> 35% is preferred, and Φ> 4
5% is preferable. On the other hand, if Φ is too large, the structural stability of the liquid crystal solidified composite is deteriorated, so Φ <70% is preferable.

【0087】本発明の反射型の液晶光学素子の液晶固化
物複合体では、電圧非印加時には、液晶分子は固化物マ
トリクス壁面に影響を受けて配列しているため、一定方
向に配列していない。このため、この状態で両者の屈折
率が異なる場合には、散乱状態(つまり白濁状態)を示
す。
In the liquid crystal solidified substance composite of the reflection type liquid crystal optical element of the present invention, since the liquid crystal molecules are arranged under the influence of the solidified substance matrix wall surface when no voltage is applied, they are not arranged in a fixed direction. .. Therefore, when the refractive indexes of the two are different in this state, a scattering state (that is, a cloudy state) is shown.

【0088】このような電圧非印加時に散乱状態を示す
反射型の液晶光学素子を投射型光学装置として用いる場
合には、電極のない部分は光が散乱され、裏電極の画素
部分以外の部分に遮光膜を設けなくても、光が投射スク
リーンに到達しないため、黒く見える。このことによ
り、画素以外の部分からの光の漏れを防止するために、
画素以外の部分を遮光膜等で遮光する必要がないことと
なり、遮光膜の形成工程が不要となるという利点も有す
る。
When such a reflection type liquid crystal optical element which shows a scattering state when no voltage is applied is used as a projection type optical device, light is scattered in a portion having no electrode, and the portion other than the pixel portion of the back electrode is scattered. Even if the light shielding film is not provided, the light does not reach the projection screen and thus appears black. As a result, in order to prevent leakage of light from parts other than the pixels,
Since it is not necessary to shield the portion other than the pixels with a light shielding film or the like, there is also an advantage that the step of forming the light shielding film is unnecessary.

【0089】画素の配線電極が形成されている場合、対
向電極との間の液晶固化物複合体層に弱い電界が生成さ
れそれに伴って入射光が液晶固化物複合体層を通過し、
配線電極に反射されて黒表示にならない場合があり得
る。その対策として、配線電極上に光吸収層を形成し、
あるいは、表電極基板の対応した位置に遮光膜を形成す
ればよい。
When the wiring electrode of the pixel is formed, a weak electric field is generated in the liquid crystal solidified composite layer between itself and the counter electrode, and incident light passes through the liquid crystal solidified composite layer,
There may be a case where black display is not performed due to reflection by the wiring electrode. As a countermeasure, a light absorption layer is formed on the wiring electrode,
Alternatively, a light shielding film may be formed at a corresponding position on the front electrode substrate.

【0090】これに所望の画素の電極間に電圧を印加す
る。この電圧を印加された画素部分では、液晶が電界方
向に平行に配列し、液晶のno と固化物マトリクスのn
p とが一致することにより透過状態を示し、当該所望の
画素で光が透過することとなり、投射スクリーンに明る
く表示される。
A voltage is applied between the electrodes of a desired pixel. In the pixel portion to which this voltage is applied, the liquid crystal is arranged in parallel with the electric field direction, and n o of the liquid crystal and n of the solidified matrix are arranged.
When p coincides with p, it indicates a transmissive state, and light is transmitted through the desired pixel, resulting in a bright display on the projection screen.

【0091】このような素子に、この硬化工程の際に特
定の部分のみに充分に高い電圧を印加した状態で硬化さ
せることにより、その部分を常に光透過状態とすること
ができるので、固定表示したいものがある場合には、そ
のような常透過部分を形成してもよい。
By curing such an element in such a state that a sufficiently high voltage is applied only to a specific portion during this curing step, that portion can be kept in a light transmitting state at all. If desired, such a normally permeable portion may be formed.

【0092】本発明で能動素子としてTFTを用いる場
合には、半導体材料としてはシリコンが好適であり得
る。特に多結晶シリコンは、非結晶シリコンのように感
光性が少ないため、光源からの光を遮光膜により遮光し
なくても誤動作しなく、好ましい。この多結晶シリコン
は、本発明のように投射型液晶光学装置として用いる場
合、強い投射用光源を利用でき、明るい表示が得られ
る。
When a TFT is used as an active element in the present invention, silicon may be suitable as a semiconductor material. In particular, since polycrystalline silicon has low photosensitivity like amorphous silicon, malfunction does not occur even if the light from the light source is not blocked by the light blocking film, which is preferable. When this polycrystalline silicon is used as a projection type liquid crystal optical device as in the present invention, a strong projection light source can be used and a bright display can be obtained.

【0093】また、従来のTN型液晶光学素子の場合に
は、画素間からの光の漏れを抑止するために、画素間に
遮光膜を形成することが多い。この際あわせて能動素子
部分にも同時に遮光膜を形成することができ、能動素子
部分に遮光膜を形成することは全体の工程にあまり影響
を与えない。即ち、能動素子として多結晶シリコンを用
いて、能動素子部分に遮光膜を形成しないことにして
も、画素間に遮光膜を形成する必要があれば、工程を減
らすことはできない。
Further, in the case of the conventional TN type liquid crystal optical element, a light-shielding film is often formed between the pixels in order to suppress light leakage from the pixels. At the same time, the light-shielding film can be simultaneously formed on the active element portion, and the formation of the light-shielding film on the active element portion does not significantly affect the whole process. That is, even if polycrystalline silicon is used as the active element and the light shielding film is not formed in the active element portion, the number of steps cannot be reduced if the light shielding film needs to be formed between the pixels.

【0094】これに対して、本発明では、前述の如く、
樹脂マトリクスの屈折率が使用する液晶のno とほぼ一
致するようにされた液晶固化物複合体を使用することに
より、電圧を印加しない部分では光が散乱して投射され
た投射スクリーン上では黒くなるため、画素間に遮光膜
を形成しなくてよい。
On the other hand, in the present invention, as described above,
The use of by liquid crystal and solidified matrix composite such that substantially coincides with the liquid crystal n o the refractive index of the resin matrix used, black in the projection screen in a portion where no voltage is applied is projected light is scattered Therefore, it is not necessary to form a light shielding film between pixels.

【0095】誘電体多層膜は用いる材質と層数などから
光学的性能が決まる。ただし厚みが厚くなると、そこで
の電圧降下が大きくなるので液晶の駆動効率が悪化す
る。例えばSiO2 膜とTiO2 膜とからなる厚み1.
5μmの多層膜の反射率はおよそ99%で、残り1%が
漏れ光となる。このとき、他の要因もあるが電圧降下は
0.5〜0.6V程度である。他の材質(SiO2 膜と
Si膜)を用いたり層数を増すことで反射率を99.9
9%とすることもできる。
The optical performance of the dielectric multilayer film is determined by the material used and the number of layers. However, if the thickness becomes thicker, the voltage drop there becomes larger and the driving efficiency of the liquid crystal deteriorates. For example, the thickness of the SiO 2 film and the TiO 2 film is 1.
The reflectance of the 5 μm multilayer film is about 99%, and the remaining 1% is leaked light. At this time, the voltage drop is about 0.5 to 0.6 V although there are other factors. By using other materials (SiO 2 film and Si film) or increasing the number of layers, the reflectance is 99.9.
It can be 9%.

【0096】反射率は一義的に決められるのではなく、
投射型液晶光学装置として用いる場合、所望のスクリー
ン光量と用いる光源の光の強さが関係するので、最適の
組み合わせで構成すればよい。
The reflectance is not uniquely determined, but
When used as a projection type liquid crystal optical device, the desired screen light amount and the light intensity of the light source to be used are related, and therefore the combination may be an optimum combination.

【0097】能動素子として多結晶シリコンを用いた場
合、多結晶シリコンは感光性が比較的低いので光による
誤動作を生じにくい。このため、能動素子部分に遮光膜
を形成しないまたは形成しても遮光性の厳密性が要求さ
れないので、遮光膜を形成する工程をなくしたり、簡略
化でき、生産性が向上する。
When polycrystalline silicon is used as the active element, polycrystalline silicon has a relatively low photosensitivity, so that malfunction due to light is unlikely to occur. For this reason, the strictness of the light-shielding property is not required even if the light-shielding film is not formed in the active element portion, so that the step of forming the light-shielding film can be eliminated or simplified, and the productivity is improved.

【0098】なお、多結晶シリコンよりも感光性が高い
アモルファスシリコンを用いても、その半導体部分に遮
光膜を形成して、誘電体多層膜のわずかな漏れ光(例え
ば反射率が99〜99.95%の場合)を制限すれば、
使用することができる。
Even when amorphous silicon, which has a higher photosensitivity than polycrystalline silicon, is used, a light-shielding film is formed on the semiconductor portion of the amorphous silicon to allow a slight leakage of light (for example, a reflectance of 99 to 99. 95% of the time)
Can be used.

【0099】能動素子として多結晶シリコンまたはアモ
ルファスシリコンのいずれを用いた場合でも、図2に示
したように画素電極および能動素子が形成された裏電極
基板面に誘電体多層膜を形成することにより、入射光の
大半は多層膜で反射され能動素子に入射する光量はわず
かとなり、誘電体多層膜自体が遮光膜として働き、遮光
効果を有しているといえる。
Whether polycrystalline silicon or amorphous silicon is used as the active element, by forming a dielectric multilayer film on the back electrode substrate surface on which the pixel electrode and the active element are formed as shown in FIG. It can be said that most of the incident light is reflected by the multilayer film and the amount of light incident on the active element becomes small, and the dielectric multilayer film itself functions as a light shielding film and has a light shielding effect.

【0100】本発明の液晶光学素子および液晶光学装置
は、このほか赤外線カットフィルタ、紫外線カットフィ
ルタ等を積層したり、文字、図形等を印刷したりしても
よいし、複数枚の液晶光学素子を用いたりするようにし
てもよい。
In the liquid crystal optical element and the liquid crystal optical device of the present invention, an infrared cut filter, an ultraviolet cut filter or the like may be laminated, characters or figures may be printed, or a plurality of liquid crystal optical elements may be provided. May be used.

【0101】さらに、本発明では、この液晶光学素子の
外側にガラス板、プラスチック板等の保護板を積層して
もよい。これにより、その表面を加圧しても、破損する
危険性が低くなり、安全性が向上する。
Further, in the present invention, a protective plate such as a glass plate or a plastic plate may be laminated on the outside of the liquid crystal optical element. As a result, even if the surface is pressed, the risk of damage is reduced, and safety is improved.

【0102】本発明では、前述の液晶固化物複合体を構
成する未硬化の硬化性化合物として光硬化性化合物の使
用が好ましく、なかでも光硬化性ビニル系化合物の使用
が好ましい。具体的には、光硬化性アクリル系化合物が
例示される。特に、光照射によって重合硬化するアクリ
ルオリゴマーを含有するものが好ましい。
In the present invention, it is preferable to use a photocurable compound as the uncured curable compound which constitutes the above-mentioned liquid crystal solidified composite, and it is particularly preferable to use a photocurable vinyl compound. Specifically, a photocurable acrylic compound is exemplified. Particularly, those containing an acrylic oligomer which is polymerized and cured by light irradiation are preferable.

【0103】本発明で使用される液晶は、ネマチック液
晶であればよく、固化物マトリクスの屈折率がその液晶
のno と一致するような液晶が好ましい。この液晶は、
単独で用いても組成物を用いてもよいが、動作温度範
囲、動作電圧など種々の要求性能を満たすには組成物を
用いた方が有利といえる。
[0103] The liquid crystal used in the present invention may be a nematic liquid crystal, the liquid crystal such as refractive index of the solidified matrix agrees with the liquid crystal n o is preferred. This liquid crystal
The composition may be used alone or, but it can be said that it is advantageous to use the composition in order to satisfy various performance requirements such as operating temperature range and operating voltage.

【0104】また、液晶固化物複合体に使用される液晶
は、光硬化性化合物を用いた場合には、光硬化性化合物
を均一に溶解することが好ましく、光露光後の硬化物は
溶解しない、もしくは溶解困難なものとされることが好
ましい。また、組成物を用いる場合は、個々の液晶の溶
解度ができるだけ近いものが好ましい。
When a photocurable compound is used as the liquid crystal used in the liquid crystal solidified composite, it is preferable that the photocurable compound is uniformly dissolved, and the cured product after photoexposure is not dissolved. Alternatively, it is preferably made difficult to dissolve. Further, when the composition is used, it is preferable that the solubility of each liquid crystal is as close as possible.

【0105】液晶固化物複合体を製造する場合、従来の
通常の液晶光学素子のように基板と対向電極基板とを電
極面が対向するように配置して、周辺をシール材でシー
ルして、注入口から未硬化の液晶固化物複合体用の混合
液を注入して、注入口を封止してもよいし、一方の電極
基板上に硬化性化合物と液晶との未硬化の混合物を供給
し、他方の電極基板を重ね合わせるようにして製造して
もよい。
In the case of producing a liquid crystal solidified composite, the substrate and the counter electrode substrate are arranged so that their electrode surfaces face each other like a conventional ordinary liquid crystal optical element, and the periphery is sealed with a sealing material, The uncured liquid mixture for the solidified liquid crystal complex may be injected from the inlet to seal the inlet, or the uncured mixture of the curable compound and the liquid crystal may be supplied on one of the electrode substrates. Alternatively, the other electrode substrate may be laminated to manufacture.

【0106】本発明の液晶光学素子は、液晶中に2色性
色素や単なる色素、顔料を添加したり、硬化性化合物と
して着色したものを使用したりしてもよい。
In the liquid crystal optical element of the present invention, a dichroic dye, a simple dye or a pigment may be added to the liquid crystal, or a curable compound colored may be used.

【0107】本発明では、液晶固化物複合体として液晶
を溶媒として使用し、光露光により光硬化性化合物を硬
化させることにより、硬化時に不要となる単なる溶媒や
水を蒸発させる必要がない。このため、密閉系で硬化で
きるため、従来のセルへの注入という製造法がそのまま
採用でき、信頼性が高く、かつ、光硬化性化合物で2枚
の基板を接着する効果も有するため、より信頼性が高く
なる。
In the present invention, liquid crystal is used as a solvent in the liquid crystal solidified substance complex, and the photocurable compound is cured by photoexposure, so that it is not necessary to evaporate a simple solvent or water which is unnecessary at the time of curing. Therefore, since it can be cured in a closed system, the conventional manufacturing method of injecting into a cell can be adopted as it is, and it has high reliability and also has the effect of adhering two substrates with a photocurable compound, which is more reliable. Will be more likely.

【0108】このように液晶固化物複合体とすることに
より、上下の透明電極が短絡する危険性が低く、かつ、
通常のTN型の液晶光学素子のように配向や基板間隙を
厳密に制御する必要もなく、透過状態と散乱状態とを制
御し得る液晶光学素子を極めて生産性よく製造できる。
By thus forming the liquid crystal solidified composite, the risk of short circuit between the upper and lower transparent electrodes is low, and
Unlike a normal TN type liquid crystal optical element, it is not necessary to strictly control the orientation and the substrate gap, and a liquid crystal optical element capable of controlling the transmission state and the scattering state can be manufactured with extremely high productivity.

【0109】なお、投射スクリーン上に到達する直進成
分と散乱成分との比は、拡散光を減ずる装置であるスポ
ット、鏡等の径およびレンズの焦点距離により制御可能
で、所望の表示コントラスト、表示輝度を得られるよう
に設定すればよい。
The ratio of the straight-ahead component and the scattered component reaching the projection screen can be controlled by the diameter of a spot, a mirror or the like, which is a device for reducing diffused light, and the focal length of a lens, to obtain a desired display contrast and display. It may be set so that brightness can be obtained.

【0110】アパーチャーのような拡散光を減ずる装置
を用いる場合、表示の輝度を上げるためには、投射用光
源から液晶光学素子に入射される光はより平行であるこ
とが好ましく、そのためには高輝度でかつできるだけ点
光源に近い光源と、凹面鏡、コンデンサーレンズ等を組
み合わせて光源光学系を構成することが好ましい。この
ためには、レーザ光のように指向性の高い光源を用いる
ことにより、より平行に近い光が得られ、高コントラス
ト比を得るうえで有効である。
When a device for reducing diffused light such as an aperture is used, it is preferable that the light incident on the liquid crystal optical element from the light source for projection is more parallel in order to increase the brightness of the display. It is preferable to configure a light source optical system by combining a light source having a brightness and as close as possible to a point light source, a concave mirror, a condenser lens, and the like. For this purpose, by using a light source having a high directivity such as a laser beam, it is possible to obtain light that is closer to parallel and to obtain a high contrast ratio.

【0111】また、上記の説明では、拡散光を減ずる装
置としては主としてアパーチャーやスポットで説明した
が、スポットの代わりに小型の鏡を配置して必要な光の
みを取り出すようにすることができる。
Further, in the above description, the device for reducing the diffused light was mainly explained by the aperture and the spot, but a small mirror may be arranged instead of the spot so that only the necessary light can be taken out.

【0112】また、透過型に比べ反射型の場合、裏電極
基板はガラス等の透光性材料である必要はなく、材料選
択の自由度が高い。さらに、裏電極基板の表面に放熱板
や、ヒータやペルチェ素子等の温度調整機を温度計とと
もに設置し、液晶固化物複合体をその最適動作温度域に
温度調整することができる。
Further, in the case of the reflective type as compared with the transmissive type, the back electrode substrate does not need to be a translucent material such as glass and the degree of freedom in material selection is high. Further, a heat sink, a temperature controller such as a heater or a Peltier element may be installed on the surface of the back electrode substrate together with a thermometer to control the temperature of the liquid crystal solidified substance composite in the optimum operating temperature range.

【0113】本発明の投射型液晶光学装置は、投射用の
光源からの光を反射型の液晶光学素子に入射させ、その
反射して出射した光を用いるものであればよい。このた
め、大型の投射スクリーンに画像を投射する表示装置の
みでなく、反射型光変調器をも含むものである。
The projection type liquid crystal optical device of the present invention may be any one as long as the light from the light source for projection is incident on the reflection type liquid crystal optical element and the reflected and emitted light is used. Therefore, it includes not only a display device that projects an image on a large-sized projection screen but also a reflection-type light modulator.

【0114】[0114]

【作用】本発明では液晶固化物複合体を用いて反射型の
液晶光学素子としているので、薄い厚みの液晶固化物複
合体でも高い散乱特性を得ることができ、素子自体の特
性として高コントラスト比が得られる。
In the present invention, since a liquid crystal solidified substance composite is used as a reflection type liquid crystal optical element, high scattering characteristics can be obtained even with a thin liquid crystal solidified substance composite, and as a characteristic of the element itself, a high contrast ratio is obtained. Is obtained.

【0115】さらに、誘電体多層膜による反射膜を用い
ているので、金属膜による反射膜に比べ、平坦性がよい
光学反射面が得られると共に高い反射率を示し、その結
果、高コントラスト比が得られる。
Further, since the reflecting film made of the dielectric multilayer film is used, an optical reflecting surface having a better flatness can be obtained and the reflectance is higher than that of the reflecting film made of the metal film. As a result, the high contrast ratio can be improved. can get.

【0116】さらに、誘電体多層膜による反射膜の構成
に応じて分光反射率を任意に調整できるので、光吸収型
のカラーフィルタと同様の反射型光学フィルタの効果が
得られる。光分離波長の急峻性、消光比において誘電体
多層膜カラーフィルタの方が光吸収型カラーフィルタに
比べ優れているので、色純度および光利用率の高いカラ
ー光学素子が得られる。
Furthermore, since the spectral reflectance can be arbitrarily adjusted according to the structure of the reflective film formed of the dielectric multilayer film, the same effect as that of the light absorption type color filter can be obtained. Since the dielectric multilayer film color filter is superior to the light absorption type color filter in the steepness of the light separation wavelength and the extinction ratio, a color optical element having high color purity and light utilization rate can be obtained.

【0117】[0117]

【実施例】【Example】

(実施例1)ガラス基板(コーニング社製「705
9」)の一面を、透過光が正反射されないようフロスト
状に表面を荒した。その基板の表面を荒らしていない側
の表面上にITO透明電極を設け、各画素毎の裏電極に
多結晶シリコンTFTを配置した裏電極基板を3枚作製
した。この各裏電極基板上に、図2に示すように、屈折
率1.45のSiO2 と屈折率2.35のTiO2 を交
互に各光学膜厚nd=λ/4(λ:各RGBにおける波
長)で20層積層し、各々RGB波長帯で反射率が99
%以上となるような誘電体多層膜による反射膜を基板全
面に真空蒸着法により形成して裏電極基板を作成した。
(Example 1) Glass substrate (Corning "705
9 "), one surface was frosted so that the transmitted light was not specularly reflected. An ITO transparent electrode was provided on the surface of the substrate where the surface was not roughened, and three back electrode substrates were prepared in which a polycrystalline silicon TFT was arranged as a back electrode for each pixel. As shown in FIG. 2, SiO 2 having a refractive index of 1.45 and TiO 2 having a refractive index of 2.35 are alternately formed on each of the back electrode substrates so that each optical film thickness nd = λ / 4 (λ: in each RGB. 20 layers are laminated, and the reflectance is 99 in each of the RGB wavelength bands.
%, A reflective film of a dielectric multi-layer film was formed on the entire surface of the substrate by a vacuum deposition method to prepare a back electrode substrate.

【0118】一方、同じガラス基板の一面を、正規反射
光を低減し、透過光を極端に低減しない程度に微細な凹
凸を形成し、さらにその上にITO透明電極を形成し
た。その反対側の面に、Al23 、ZrO2 、MgF
2 の3層膜からなる反射防止膜を形成し、可視域の反射
率を0.2%以下に抑えた表電極基板を作成した。この
裏電極基板と表電極基板の周辺部をシール材でシールし
てRGB3個のセルを形成した。
On the other hand, one surface of the same glass substrate was formed with fine irregularities to the extent that regular reflected light was reduced and transmitted light was not extremely reduced, and an ITO transparent electrode was further formed thereon. On the opposite surface, Al 2 O 3 , ZrO 2 , MgF
An antireflection film consisting of the three-layer film of 2 was formed to prepare a front electrode substrate in which the reflectance in the visible region was suppressed to 0.2% or less. Peripheral portions of the back electrode substrate and the front electrode substrate were sealed with a sealing material to form three cells of RGB.

【0119】セル形状は対角4.4インチ、画素数は縦
480個×横640個、各画素サイズは140μm×1
40μmであった。また、この透過散乱型の液晶光学素
子においては、従来のTN型液晶光学素子に必要であっ
た遮光膜を表電極基板上に形成する必要がないため、反
射膜を形成する前の透過型の液晶光学素子の状態で画素
の開口率が58%と高い値を示している。
The cell shape is a diagonal of 4.4 inches, the number of pixels is 480 vertical × 640 horizontal, and each pixel size is 140 μm × 1.
It was 40 μm. Further, in this transmission / scattering type liquid crystal optical element, it is not necessary to form the light-shielding film on the front electrode substrate, which is required in the conventional TN type liquid crystal optical element. In the state of the liquid crystal optical element, the aperture ratio of the pixel is as high as 58%.

【0120】さらに、誘電体多層膜による反射膜を形成
し反射型の液晶光学素子とすることにより、付加容量部
分も開口部として用いることができるため、開口率が6
7%と大きな値が得られた。同じTFT構成で従来の透
過型のTN型液晶光学素子を用いる場合は、遮光膜形成
に伴い開口率が40%と低い値に留まっていた。
Further, by forming a reflection film of a dielectric multilayer film to form a reflection type liquid crystal optical element, the additional capacitance portion can also be used as an opening, so that the aperture ratio is 6
A large value of 7% was obtained. When a conventional transmissive TN type liquid crystal optical element having the same TFT configuration is used, the aperture ratio remains as low as 40% due to the formation of the light shielding film.

【0121】これにΔnが約0.24、Δεが約16の
ネマチック液晶をアクリレートモノマー、2官能ウレタ
ンアクリレートオリゴマー、光硬化開始剤と均一に溶解
した溶液をセルに注入し、紫外線露光により液晶固化物
複合体を硬化させ、液晶量が68wt%の3個の反射型
の液晶光学素子を作成した。
A nematic liquid crystal having Δn of about 0.24 and Δε of about 16 was uniformly dissolved in an acrylate monomer, a bifunctional urethane acrylate oligomer, and a photo-curing initiator, and the solution was injected into the cell. The object composite was cured to prepare three reflective liquid crystal optical elements having a liquid crystal content of 68 wt%.

【0122】これら3個のRGB用の反射型の液晶光学
素子21R、21G、21B を、図6のように、光源光学系22から
の光を反射鏡23を経て集光レンズ24により平行光化した
後、交差型ダイクロイックミラー25によってRGB3色
に色分離した直後に配置した。各液晶光学素子21R、21G、
21B への入射光は、入射角10°以内で斜めに入射し、
誘電体多層膜による反射膜面で正規反射されたRGBの
各色光は、交差型ダイクロイックミラー25に再度入射
し、RGB3色が色合成され、集光レンズ24と反射鏡26
を経て拡散光を減ずる装置である絞り27に集光される。
そして、この絞り27を構成要素に含む投射光学系28によ
り、図示されていない投射スクリーンに投射される。
As shown in FIG. 6, these three reflection type liquid crystal optical elements 21R, 21G and 21B for RGB are used to convert the light from the light source optical system 22 into a parallel light by a condenser lens 24 through a reflecting mirror 23. After that, it was placed immediately after color separation into RGB three colors by the cross type dichroic mirror 25. Each liquid crystal optical element 21R, 21G,
The incident light to 21B is obliquely incident within an incident angle of 10 °,
The RGB color lights that are normally reflected on the reflecting surface of the dielectric multilayer film enter the cross dichroic mirror 25 again, and the three RGB colors are color-synthesized, and the condensing lens 24 and the reflecting mirror 26.
After that, the light is focused on the diaphragm 27 which is a device for reducing diffused light.
Then, the projection optical system 28 including the diaphragm 27 as a component projects the image on a projection screen (not shown).

【0123】このとき、拡散光を減ずる装置である絞り
27の直径φと、集光レンズ24の焦点距離fによって定ま
る集光角δ(=2tan-1( φ/2f) )を8°に設定
した。光源に250W、アーク長5mmのメタルハライ
ドランプを用い、コールドミラー付き楕円鏡で集光し
た。その結果、投射スクリーン上でのコントラスト比は
120、光束は800ルーメンが得られた。
At this time, a diaphragm which is a device for reducing diffused light
The converging angle δ (= 2 tan −1 (φ / 2f)) determined by the diameter φ of 27 and the focal length f of the condensing lens 24 was set to 8 °. A metal halide lamp having a light source of 250 W and an arc length of 5 mm was used as a light source, and the light was collected by an elliptical mirror with a cold mirror. As a result, the contrast ratio on the projection screen was 120 and the luminous flux was 800 lumen.

【0124】また、交差型ダイクロイックミラーにより
反射されてRG用の反射型の液晶光学素子に入射する各
々495nm以下、595nm以上の波長光以外の光
(波長500〜590nm)がG用の液晶光学素子に入
射する。このため、RGB3個のセルの反射膜に選択反
射性を設けなかった場合には、投射画像の色純度がCR
Tに比してやや低いものであった。そのため、G用の液
晶光学素子の反射膜として、560nm以下の光を反射
し、570nm以上の波長光を透過するような選択反射
性を有する反射膜を用いた。この結果、反射膜がダイク
ロイックフィルタとしての機能も生じ、CRT以上の色
純度が達成された。
Further, the light (wavelength 500 to 590 nm) other than the light having a wavelength of 495 nm or less and 595 nm or more, which is reflected by the crossed dichroic mirror and is incident on the reflective liquid crystal optical element for RG, has a wavelength of 500 to 590 nm. Incident on. For this reason, when the reflective films of the three RGB cells are not provided with selective reflectivity, the color purity of the projected image is CR.
It was slightly lower than T. Therefore, as the reflective film of the liquid crystal optical element for G, a reflective film having a selective reflectivity that reflects light having a wavelength of 560 nm or less and transmits light having a wavelength of 570 nm or more is used. As a result, the reflective film also functions as a dichroic filter, and a color purity of CRT or higher was achieved.

【0125】本実施例では、色分離合成系に交差型ダイ
クロイックミラーを用いているが、コスト高になるが角
度調整が不要になると共に反射型の液晶光学素子を直接
接合することにより反射防止膜を形成しないで界面反射
が消失されるダイクロイックプリズムを用いてもよい。
また、体積が増加するが、通常の非交差型ダイクロイッ
クミラーを用いてもよい。
In this embodiment, the cross-type dichroic mirror is used in the color separation / synthesis system. However, although the cost is high, the angle adjustment is not necessary and the reflection type liquid crystal optical element is directly bonded to the antireflection film. It is also possible to use a dichroic prism in which the interface reflection disappears without forming the.
Although the volume increases, a normal non-intersecting dichroic mirror may be used.

【0126】(比較例1)実施例1の裏電極と反射膜の
代わりに、裏電極兼反射膜としてアルミニウム膜を用い
た場合、コントラスト比は90、光束は600ルーメン
であった。また、裏電極基板に反射膜を設けない透過型
の液晶光学素子(他の構成は同じ)の場合は、集光角δ
=5°で、コントラスト比120、光束450ルーメン
であった。また、いずれも前述の緑の色純度が悪く、黄
緑色になってしまった。
(Comparative Example 1) When an aluminum film was used as a back electrode and a reflective film instead of the back electrode and the reflective film of Example 1, the contrast ratio was 90 and the luminous flux was 600 lumens. Further, in the case of a transmissive liquid crystal optical element in which a reflective film is not provided on the back electrode substrate (other configurations are the same), the light collection angle δ
= 5 °, the contrast ratio was 120 and the luminous flux was 450 lumens. Further, in all cases, the color purity of the above-mentioned green was poor, and the color became yellowish green.

【0127】(実施例2)実施例1と同じ表面を荒した
基板を用い、その基板の表面を荒らしていない側の表面
上にITO透明電極を設け、各画素毎の裏電極にアモル
ファスシリコンTFTを配置した裏電極基板を作製し
た。この裏電極基板上の各隣接画素、即ち画素電極−T
FT−電極配線上に、図4に示すように、屈折率1.5
のSiO2 と屈折率2.35のTiO2 を交互に適当な
膜厚で20〜30層積層し、各々RGB波長帯で反射率
が98%以上となり、他の波長帯で反射率5%以下とな
るような波長選択反射性を有する反射膜(RGBフィル
タ)を高周波マグネトロンスパッタリング法により形成
した。
(Embodiment 2) The same substrate as in Embodiment 1 is used, an ITO transparent electrode is provided on the surface of the substrate on which the surface is not roughened, and an amorphous silicon TFT is used as a back electrode for each pixel. A back electrode substrate on which was arranged was produced. Each adjacent pixel on the back electrode substrate, that is, the pixel electrode -T
On the FT-electrode wiring, as shown in FIG.
SiO 2 and TiO 2 having a refractive index of 2.35 are alternately laminated in an appropriate film thickness of 20 to 30 layers, each having a reflectance of 98% or more in the RGB wavelength band and a reflectance of 5% or less in other wavelength bands. A reflective film (RGB filter) having wavelength selective reflectivity as shown below was formed by a high frequency magnetron sputtering method.

【0128】この場合、実施例1と異なり、RGB各反
射波長帯以外の波長では反射率が低減されるよう多層膜
の構成を設計した。なお、画素毎の反射膜のパターニン
グは通常のフォトリソグラフィーにより行った。表電極
基板は実施例1と同様な方法で作成した。ただし、TF
T用遮光膜として、ガラス基板との間に反射防止膜を形
成した上にCr膜を成膜した後、パターニングし、さら
に全面にITOを形成した。この裏電極基板と表電極基
板の周辺部をシール材でシールして1個のセルを形成
し、実施例1と同じ液晶と樹脂原料を注入して硬化させ
た。
In this case, unlike the first embodiment, the structure of the multilayer film is designed so that the reflectance is reduced at wavelengths other than the RGB reflection wavelength bands. The patterning of the reflective film for each pixel was performed by ordinary photolithography. The front electrode substrate was prepared in the same manner as in Example 1. However, TF
As a light-shielding film for T, an antireflection film was formed between the glass substrate and a Cr film, which was then patterned and ITO was formed on the entire surface. The periphery of the back electrode substrate and the front electrode substrate was sealed with a sealing material to form one cell, and the same liquid crystal and resin raw material as in Example 1 were injected and cured.

【0129】セル形状は対角10.4インチ、画素数は
縦480個×横640個(×3:RGB)、各画素サイ
ズは330μm×110μmで、横方向の隣接する11
0μmの画素にRGBに対応した反射型誘電体多層膜フ
ィルタがモザイク状に形成されている。また、この透過
散乱型の液晶光学素子においては、反射膜を形成する前
の透過型の液晶光学素子の状態で画素の開口率が55%
と高い値を示している。さらに、誘電体多層膜による反
射膜を形成し反射型の液晶光学素子とすることにより、
付加容量部分も開口部として用いることができるため、
開口率が63%と大きな値が得られた。
The cell shape is diagonal 10.4 inches, the number of pixels is 480 vertical × 640 horizontal (× 3: RGB), each pixel size is 330 μm × 110 μm, and 11 adjacent in the horizontal direction.
A reflection type dielectric multilayer filter corresponding to RGB is formed in a mosaic pattern in a pixel of 0 μm. Further, in this transmission / scattering type liquid crystal optical element, the aperture ratio of the pixel is 55% in the state of the transmission type liquid crystal optical element before forming the reflection film.
And shows a high value. Furthermore, by forming a reflective film of a dielectric multilayer film to form a reflective liquid crystal optical element,
Since the additional capacitance part can also be used as an opening,
A large aperture ratio of 63% was obtained.

【0130】この反射型の液晶光学素子31を、図7のよ
うに、光源光学系32からの光を反射鏡33を経て集光レン
ズ34により平行光化した直後に配置した。液晶光学素子
31への入射光は、入射角10°以内で斜めに入射し、誘
電体多層膜による反射膜面で正規反射され、再び集光レ
ンズ34に入射し、拡散光を減ずる装置である絞り37に集
光される。そして、この絞り37を構成要素に含む投射光
学系38により、図示されていない投射スクリーンに投射
される。
This reflection type liquid crystal optical element 31 is arranged immediately after the light from the light source optical system 32 is collimated by the condenser lens 34 through the reflecting mirror 33, as shown in FIG. Liquid crystal optical element
Incident light to 31 is obliquely incident within an incident angle of 10 °, is regularly reflected on the reflection film surface of the dielectric multilayer film, and is incident to the condenser lens 34 again to the diaphragm 37 which is a device for reducing diffused light. Collected. Then, the projection optical system 38 including the diaphragm 37 as a constituent element projects the light onto a projection screen (not shown).

【0131】このとき、拡散光を減ずる装置である絞り
36の直径φと、レンズの焦点距離fによって定まる集光
角δは実施例1と同じく8゜とし、光源光学系は、40
0W、アーク長5mmのメタルハライドランプを用い、
コールドミラー付き楕円鏡で集光した。その結果、投射
スクリーン上でのコントラスト比120、光束2500
ルーメンが得られた。
At this time, a diaphragm which is a device for reducing diffused light
The converging angle δ determined by the diameter φ of 36 and the focal length f of the lens is 8 ° as in the first embodiment, and the light source optical system is 40
Using a metal halide lamp with 0 W and an arc length of 5 mm,
The light was collected by an elliptical mirror with a cold mirror. As a result, a contrast ratio of 120 on the projection screen and a luminous flux of 2500
I got a lumen.

【0132】(比較例2)実施例2の裏電極基板とし
て、裏電極と反射膜の代わりに、裏電極兼反射膜として
アルミニウム膜を用い、表電極基板として光吸収型のR
GBモザイク状カラーフィルタを透明電極と基板との間
に形成したものを用いて、液晶光学素子を作成した。こ
の素子は、コントラスト比30、光束1000ルーメン
であった。
(Comparative Example 2) As the back electrode substrate of Example 2, an aluminum film was used as the back electrode and the reflection film instead of the back electrode and the reflection film, and a light absorbing type R was used as the front electrode substrate.
A liquid crystal optical element was prepared using a GB mosaic color filter formed between a transparent electrode and a substrate. The device had a contrast ratio of 30 and a luminous flux of 1000 lumens.

【0133】また、裏電極基板に反射膜を設けない透過
型の液晶光学素子(他の構成は同じ)の場合は、集光角
δ=5°で、コントラスト比120、光束800ルーメ
ンであった。そして、光吸収型のRGBモザイク状カラ
ーフィルタを用いたものはいずれも、本実施例の液晶光
学素子を用いた場合に比べ、RGBの色純度が劣ってい
た。
Further, in the case of a transmissive liquid crystal optical element in which a reflective film is not provided on the back electrode substrate (other configurations are the same), the converging angle δ = 5 °, the contrast ratio was 120, and the luminous flux was 800 lumen. .. Then, in all of the cases using the light absorption type RGB mosaic color filter, the RGB color purity was inferior to that in the case of using the liquid crystal optical element of the present example.

【0134】(実施例3)表電極基板および裏電極基板
として、ガラス基板上にITOの透明電極をセグメント
状に設け、1/3デューティのマルチプレクス駆動用電
極をパターニングしたものを作成した。このようなセグ
メント電極が形成された裏電極基板上に、図2に示すよ
うに、屈折率1.45のSiO2 と屈折率2.35のT
iO2 を交互に光学膜厚(屈折率×膜厚)が266nm
となるように30層積層し、Nd:YAGレーザの発振
波長1064nmで反射率が99.9%以上となるよう
な反射鏡を真空蒸着法により形成した。
Example 3 As the front electrode substrate and the back electrode substrate, transparent electrodes of ITO were provided in segments on a glass substrate, and 1/3 duty multiplex driving electrodes were patterned. As shown in FIG. 2, SiO 2 having a refractive index of 1.45 and T having a refractive index of 2.35 are formed on the back electrode substrate on which the segment electrodes are formed.
Alternating io 2 optical film thickness (refractive index x film thickness) 266 nm
Then, 30 layers were laminated so that the reflection mirror had a reflectance of 99.9% or more at the oscillation wavelength of 1064 nm of the Nd: YAG laser, and was formed by the vacuum deposition method.

【0135】この裏電極基板のセグメント電極が形成さ
れていない外面には、透過光が正規反射されないよう、
フロスト状に表面を荒したものを使用した。また、表電
極基板のガラス基板と液晶固化物複合体との界面には、
ITO透明電極膜を構成要素とする誘電体多層反射防止
膜を形成し、界面反射光を0.2%以下に低減すると共
に外面には、ZrO2 、SiO2 の2層膜からなるV型
反射防止膜を形成し、波長1064nmの反射率を0.
2%以下に抑えたものを使用した。
In order to prevent the transmitted light from being regularly reflected on the outer surface of the back electrode substrate on which the segment electrodes are not formed,
A frosted surface was used. In addition, at the interface between the glass substrate of the front electrode substrate and the liquid crystal solidified composite,
By forming a dielectric multilayer antireflection film having an ITO transparent electrode film as a constituent element, the interfacial reflected light is reduced to 0.2% or less, and the outer surface is a V-type reflection consisting of a two-layer film of ZrO 2 and SiO 2. An anti-reflection film is formed to reduce the reflectance at a wavelength of 1064 nm to 0.
What was suppressed to 2% or less was used.

【0136】これにΔnが約0.27、Δεが約16の
ネマチック液晶をアクリレートモノマー、2官能ウレタ
ンアクリレートオリゴマー、光硬化開始剤と均一に溶解
した溶液をセルに注入し、紫外線露光により液晶固化物
複合体を硬化させ、液晶量が68wt%の1個の反射型
の液晶光学素子を作成した。
A nematic liquid crystal having Δn of about 0.27 and Δε of about 16 was uniformly dissolved in an acrylate monomer, a bifunctional urethane acrylate oligomer and a photo-curing initiator, and the solution was injected into the cell. The object composite was cured to prepare one reflective liquid crystal optical element having a liquid crystal content of 68 wt%.

【0137】セル形状は、230mm×150mmであ
り、この中心部に192mm×96mmの動作エリアが
存在するものである。動作エリア内には、1.9mm角
のセグメントが2mmピッチで横方向に96セグメン
ト、縦方向に48セグメント配置されており、画素の開
口率は約90%であった。
The cell shape is 230 mm × 150 mm, and an operation area of 192 mm × 96 mm exists in this central portion. In the operation area, 1.9 mm square segments were arranged at a pitch of 2 mm, 96 segments in the horizontal direction and 48 segments in the vertical direction, and the aperture ratio of the pixel was about 90%.

【0138】駆動は1/3デューティ、1/3バイアス
で行った。駆動電圧として、オフ電圧が実効値で、4V
rms となるように駆動した。波長1064nmでの電圧
非印加時の反射率は約1%、電圧印加時の反射率は約5
5%であり、高いエネルギー利用率と高いコントラスト
比約55が達成された。
The driving was performed with 1/3 duty and 1/3 bias. Off voltage is an effective value of 4V as driving voltage
Driven to be rms . The reflectance at a wavelength of 1064 nm when no voltage is applied is about 1%, and the reflectance when a voltage is applied is about 5%.
A high energy utilization factor and a high contrast ratio of about 55 were achieved.

【0139】この反射型の液晶光学素子41を、図8のよ
うに、投射光源系42としてNd:YAGレーザを用い、
その出射光を2枚の集光用レンズ44A、44B と反射鏡43を
用いたケプラー型アフォーカル光学系により平行光照射
径を液晶光学素子の有効面まで拡げ、液晶光学素子41に
照射した。液晶光学素子41は、光源光学系42からの光を
集光レンズ44B により平行光化した直後に配置した。
As shown in FIG. 8, this reflection type liquid crystal optical element 41 uses an Nd: YAG laser as a projection light source system 42,
The emitted light was irradiated onto the liquid crystal optical element 41 by expanding the collimated light irradiation diameter to the effective surface of the liquid crystal optical element by a Kepler-type afocal optical system using two condenser lenses 44A and 44B and a reflecting mirror 43. The liquid crystal optical element 41 was arranged immediately after the light from the light source optical system 42 was collimated by the condenser lens 44B.

【0140】液晶光学素子41への入射光は、入射角10
°以内で斜めに入射し、誘電体多層膜による反射膜面で
正規反射され、再び集光レンズ44B に入射し、図中の拡
散光を減ずる装置である絞り47に集光される。そして、
この絞り47の後方に設置された投射光学系48により、レ
ーザ照射対象物49に縮小投射される。
Light incident on the liquid crystal optical element 41 has an incident angle of 10
The light enters obliquely within an angle, is regularly reflected by the surface of the reflective film formed of the dielectric multilayer film, enters the condenser lens 44B again, and is condensed on the diaphragm 47 which is a device for reducing diffused light in the figure. And
A projection optical system 48 installed behind the diaphragm 47 reduces and projects the laser irradiation target 49.

【0141】このとき、レーザ光は指向性が高いため、
拡散光を減ずる装置である絞り47の位置に小さなスポッ
ト状に集光されるため、集光角δは1゜以下となるよう
にした。照射対象物49の位置に結像される液晶光学素子
の縮小像倍率は、集光レンズと投射光学系の組合せで任
意に変えられる。また、液晶光学素子が矩形状の場合
は、レーザ光を有効に利用するため、素子形状に合うよ
うに液晶光学素子入射前のレンズ系にシリンドリカルレ
ンズを用いることが好ましい。また、照射対象物位置へ
の縮小投射像を走査し、マルチパターン照射とするため
に、レーザーと液晶光学素子との間にポリゴンミラー等
の走査光学素子を設けてもよい。
At this time, since the laser beam has high directivity,
Since the light is condensed into a small spot at the position of the diaphragm 47 which is a device for reducing the diffused light, the converging angle δ is set to 1 ° or less. The reduction image magnification of the liquid crystal optical element formed at the position of the irradiation object 49 can be arbitrarily changed by the combination of the condenser lens and the projection optical system. Further, when the liquid crystal optical element has a rectangular shape, it is preferable to use a cylindrical lens in the lens system before entering the liquid crystal optical element so that the laser beam can be effectively used. Further, a scanning optical element such as a polygon mirror may be provided between the laser and the liquid crystal optical element in order to scan the reduced projection image on the irradiation target position and perform multi-pattern irradiation.

【0142】したがって、このような光学システムを用
い、レーザ照射対象物位置に1064nm光の吸収体を
置くことにより、液晶光学素子の表示パターンが焼き付
けあるいは加工され、レーザマーカ、レーザ加工機、レ
ーザハンダ、レーザ溶接機等が得られた。
Therefore, by using such an optical system and placing an absorber of 1064 nm light at the position of the laser irradiation object, the display pattern of the liquid crystal optical element is printed or processed, and the laser marker, laser processing machine, laser solder, A laser welder etc. was obtained.

【0143】(実施例4)実施例1の液晶光学素子を図
3で示すような構造とした。その結果、実施例1に比し
て開口部は小さく明るさはやや低下したが、駆動に要す
る電圧はやや低くできた。コントラスト比はほとんど差
がなかった。
Example 4 The liquid crystal optical element of Example 1 has a structure as shown in FIG. As a result, the opening was smaller and the brightness was slightly lower than in Example 1, but the voltage required for driving could be slightly lower. There was almost no difference in the contrast ratio.

【0144】(実施例5)実施例1の液晶光学素子にお
いて、入射光のうち誘電体多層膜を透過してTFTに入
射する漏れ光を完全に遮断しTFTの感光性に伴う画質
の劣化を抑制するため、図9に示すように裏面電極基板
の各画素のTFTに対応した位置の誘電体多層膜上に遮
光膜を形成した。それ以外の構成は実施例1と同じもの
とした。
(Embodiment 5) In the liquid crystal optical element of Embodiment 1, leak light of incident light that passes through the dielectric multilayer film and is incident on the TFT is completely blocked, and deterioration of image quality due to photosensitivity of the TFT is prevented. In order to suppress it, as shown in FIG. 9, a light shielding film was formed on the dielectric multilayer film at a position corresponding to the TFT of each pixel on the back electrode substrate. The other configurations were the same as those in Example 1.

【0145】ここで用いた遮光膜は、透過型アクティブ
マトリクス液晶表示素子において表電極基板に成膜して
通常用いられるCr金属膜ではなく、微細炭素粒子が感
光性ポリマ−中に分散された黒色かつ電気絶縁性の高い
感光性ポリマ−(富士ハントエレクトロニクステクノロ
ジー社:CK−2000)を用いた。この場合、金属膜
を遮光膜に用いると、TFTと金属膜との間に介在する
誘電体多層膜ミラーが容量として作用するため、TFT
の特性を劣化させる。さらに、反射型の場合、金属表面
の反射により入射光が反射されてしまうため、TFT部
分が黒に対応した遮光とならないためである。
The light-shielding film used here is not a Cr metal film which is usually used by forming a film on a front electrode substrate in a transmissive active matrix liquid crystal display element, but a black color in which fine carbon particles are dispersed in a photosensitive polymer. In addition, a photosensitive polymer (CK-2000, Fuji Hunt Electronics Technology Co., Ltd.) having a high electric insulation property was used. In this case, when the metal film is used as the light-shielding film, the dielectric multilayer film mirror interposed between the TFT and the metal film acts as a capacitor, and thus the TFT
Deteriorate the characteristics of. Further, in the case of the reflection type, the incident light is reflected by the reflection on the metal surface, so that the TFT portion is not shielded from light corresponding to black.

【0146】実施例のように、黒色感光性ポリマ−を用
いることにより、付加容量の生成はなくまた本発明の反
射型で用いてもTFT部分は常に黒表示となり、投射像
のコントラスト比を劣化させる原因とはならない。
By using the black photosensitive polymer as in the embodiment, no additional capacitance is generated, and even when the reflective type of the present invention is used, the TFT portion is always displayed in black and the contrast ratio of the projected image is deteriorated. It is not the cause.

【0147】本実施例で用いた黒色感光性ポリマ−はネ
ガ型のフォトレジストと同様に、紫外線露光により微細
パタ−ニングが可能であり、アルカリ現像液によって紫
外線が照射された部分が硬化して残存する。通常、TF
Tはアルカリ溶剤に対してその耐薬品性能が問題となる
が、本発明の反射型の液晶光学素子の製造過程において
は、TFTに直接アルカリ現像液が接することはなく、
誘電体多層膜が保護膜として作用するためTFTへの悪
影響は生じない。実際には、膜厚1〜2μmの黒色感光
性ポリマ−を各画素のTFT位置の誘電体多層膜上にパ
タ−ニング形成した。
The black photosensitive polymer used in this example can be finely patterned by exposure to ultraviolet light as in the case of a negative photoresist, and the portion exposed to ultraviolet light is cured by an alkali developing solution. To remain. Usually TF
T has a problem of chemical resistance against an alkaline solvent, but in the manufacturing process of the reflection type liquid crystal optical element of the present invention, the alkali developing solution does not come into direct contact with the TFT,
Since the dielectric multilayer film acts as a protective film, the TFT is not adversely affected. Actually, a black photosensitive polymer having a film thickness of 1 to 2 μm was formed by patterning on the dielectric multilayer film at the TFT position of each pixel.

【0148】TN型の液晶光学素子等のように、液晶と
の界面に配向膜を必要とする場合、このような1〜2μ
mの突起が基板上に存在すると均一な配向膜の形成が困
難となるため、その上に平坦化膜を形成する必要が生じ
る。しかし、液晶固化物複合体は配向膜を必要としない
ため、素子構成上1〜2μm程度の突起が基板上に存在
しても問題とならない。
When an alignment film is required at the interface with the liquid crystal, such as a TN type liquid crystal optical element, etc.
If the m projections are present on the substrate, it becomes difficult to form a uniform alignment film, and thus it becomes necessary to form a flattening film thereon. However, since the liquid crystal solidified composite does not require an alignment film, there is no problem even if protrusions of about 1 to 2 μm are present on the substrate due to the element structure.

【0149】また、電極配線であるアルミニウムに対し
ても、金属表面の反射を低減するために同様の黒色感光
性ポリマ−をパタ−ニング形成してもよい。この場合、
TFTの遮光と異なり遮光度は光の往復で作用するた
め、TFT用遮光膜に比べ膜厚は半分でよい。あるい
は、電極配線と対向電極との間に必ずしも電圧が常時印
加され液晶硬化物複合体層が透明状態になっているわけ
ではないので、投射像のコントラスト比は若干劣化する
が電極配線用の遮光膜はなくともよい。また、アルミニ
ウム金属反射を低減するため、黒色感光性ポリマ−以外
にCr23 等の黒色金属酸化物を用いてもよい。
A similar black photosensitive polymer may be pattern-formed on aluminum, which is the electrode wiring, in order to reduce reflection on the metal surface. in this case,
Unlike the light blocking of the TFT, the light blocking degree acts on the reciprocal movement of light, so that the film thickness may be half that of the TFT light blocking film. Alternatively, since the voltage is not always applied between the electrode wiring and the counter electrode and the liquid crystal cured material composite layer is not in a transparent state, the contrast ratio of the projected image is slightly deteriorated, but the light shielding for the electrode wiring is not performed. The membrane may be omitted. Further, in order to reduce aluminum metal reflection, a black metal oxide such as Cr 2 O 3 may be used in addition to the black photosensitive polymer.

【0150】このような構成とすることによって、TF
Tへの漏れ光がさらに低減されたため、100万ルクス
以上の高照度の光を本実施例の表示素子に入射しても、
TFTの光誘起リ−ク電流は全くなくなり、また、黒色
表示におけるバックグランド光も低減され、結果的に投
射像のコントラスト比および画質が実施例1に比べて向
上した。また、遮光膜形成に伴う画素開口率の減少は2
%程度であった。
With such a structure, the TF
Since the light leaked to T was further reduced, even when light with high illuminance of 1 million lux or more was incident on the display element of this example,
The photo-induced leak current of the TFT was completely eliminated, and the background light in the black display was also reduced. As a result, the contrast ratio of the projected image and the image quality were improved as compared with Example 1. In addition, the reduction of the pixel aperture ratio due to the formation of the light shielding film is 2
It was about%.

【0151】実際にこの液晶光学素子を実施例1と同じ
光源系および投射光学系に用いて投射像を評価した。た
だし、投射像をさらに明るくするため光源を250Wか
ら400Wのメタルハライドランプに代えた。その結
果、液晶表示素子への入射光照度は1. 6倍に増加した
にもかかわらず、投射スクリーン上でのコントラスト比
140、光束は1300ルーメンが得られた。
This liquid crystal optical element was actually used in the same light source system and projection optical system as in Example 1 to evaluate the projected image. However, in order to further brighten the projected image, the light source was changed to a metal halide lamp of 250W to 400W. As a result, the contrast ratio on the projection screen was 140 and the luminous flux was 1300 lumen, although the illuminance of light incident on the liquid crystal display element was increased 1.6 times.

【0152】本実施例では、図9または図11に示すよ
うに、画素電極および能動素子が形成された裏電極基板
上に誘電体多層膜が成膜されている場合の遮光膜に関し
て説明した。しかし、誘電体多層膜が成膜された基板上
に画素電極および能動素子が形成された裏電極基板に対
しても同様に、図10または図12に示すように能動素
子位置に上記感光性ポリマ−を用いて遮光膜をパタ−ニ
ング形成してもよい。この場合、誘電体多層膜が能動素
子の保護膜として作用しないため、アルカリ液を用いた
現像において、能動素子を劣化せせないよう現像条件に
留意する必要がある。
In this embodiment, as shown in FIG. 9 or 11, the light shielding film in the case where the dielectric multilayer film is formed on the back electrode substrate on which the pixel electrode and the active element are formed has been described. However, similarly to the back electrode substrate in which the pixel electrode and the active element are formed on the substrate on which the dielectric multilayer film is formed, the above-mentioned photosensitive polymer is also provided at the active element position as shown in FIG. 10 or 12. The light-shielding film may be patterned by using-. In this case, since the dielectric multilayer film does not act as a protective film for the active element, it is necessary to pay attention to the development conditions so as not to deteriorate the active element in the development using the alkaline solution.

【0153】また、本実施例ではTFT基板側に遮光膜
を形成した場合について記したが、従来と同様に、対向
基板側のTFTあるいは配線部にブラックマトリクスを
形成してもよい。この場合、Cr膜等の金属膜を直接平
坦なガラス面に形成すると正規反射の増大を招き、投射
像のコントラスト比を劣化させる要因となる。したがっ
て、ガラスあるいはITO付きガラスとCr膜との間に
Cr23 等のCrの反射防止膜を形成する。あるい
は、前述のようなフロスト処理されたガラス面にCrを
成膜してその正規反射を低減することが好ましい。
Further, although the case where the light shielding film is formed on the TFT substrate side is described in this embodiment, a black matrix may be formed on the TFT or the wiring portion on the counter substrate side as in the conventional case. In this case, if a metal film such as a Cr film is directly formed on a flat glass surface, regular reflection is increased, which causes a deterioration in the contrast ratio of the projected image. Therefore, an antireflection film of Cr such as Cr 2 O 3 is formed between the glass or the glass with ITO and the Cr film. Alternatively, it is preferable to reduce the regular reflection by forming a Cr film on the frosted glass surface as described above.

【0154】(実施例6)実施例1と同じ反射型TFT
基板を用い、TFTの実効的開口率を向上させるため、
本発明の液晶表示素子の光入射側の表電極基板にマイク
ロレンズアレイを装着した。その断面図を図13に示
す。本発明の反射型液晶表示素子とマイクロレンズアレ
イを組み合わせてTFTの開口率を向上させる場合、従
来の透過型あるいは反射型の液晶表示の場合とは以下の
2点で異なる。
Example 6 The same reflection type TFT as in Example 1
In order to improve the effective aperture ratio of the TFT by using the substrate,
A microlens array was mounted on the front electrode substrate on the light incident side of the liquid crystal display element of the present invention. The sectional view is shown in FIG. When the reflective liquid crystal display element of the present invention is combined with a microlens array to improve the aperture ratio of a TFT, it differs from the conventional transmissive or reflective liquid crystal display in the following two points.

【0155】第一に、透過型液晶表示素子にマイクロレ
ンズアレイを組み合わせた場合、光入射側の液晶表示素
子に密着させ、光出射側には通常マイクロレンズアレイ
は利用しない。その結果、表示素子入射光は指向性が揃
った光であっても、マイクロレンズアレイでTFT開口
部に集光された後、表示素子を出射する光の指向性は乱
れてしまった。
First, when a microlens array is combined with a transmissive liquid crystal display element, the microlens array is brought into close contact with the liquid crystal display element on the light incident side, and the microlens array is not normally used on the light emitting side. As a result, even if the light incident on the display element has a uniform directivity, the directivity of the light emitted from the display element is disturbed after being condensed on the TFT opening by the microlens array.

【0156】したがって、その指向性の乱れた光を損失
なく投射するためには、Fナンバ−の小さな、即ち大口
径の投射レンズを用いなければならなかった。このこと
は、高解像度・高倍率・小型の投射レンズの利用を困難
にする要因となった。
Therefore, in order to project the light having the disordered directivity without loss, it was necessary to use a projection lens having a small F number, that is, a large aperture. This has made it difficult to use a high-resolution, high-magnification, compact projection lens.

【0157】さらに、透過散乱型表示の場合、マイクロ
レンズによって透明画素の光も指向性が乱されてしまう
と散乱光と非散乱光の区別ができなくなり、散乱光除去
系の機能が低減する。その結果、投射像のコントラスト
比が劣化するといった問題が生じた。このような問題
は、透過型液晶表示素子の光入射側および光出射側にマ
イクロレンズアレイを装着することにより解決するが、
部品点数の増加および位置合わせの手間が増大するため
高価なものとなってしまった。
Further, in the case of the transmission / scattering type display, if the directivity of the light of the transparent pixel is disturbed by the microlens, the scattered light and the non-scattered light cannot be distinguished, and the function of the scattered light removing system is reduced. As a result, there arises a problem that the contrast ratio of the projected image is deteriorated. Such problems are solved by mounting microlens arrays on the light incident side and the light emitting side of the transmissive liquid crystal display element,
Since the number of parts is increased and the time and effort for alignment are increased, the cost becomes high.

【0158】本実施例の構成の場合、反射型で用いるた
め1つのマイクロレンズアレイが光入射側と光出射側で
2度光が通過する。したがって、指向性の揃った平行光
を入射光とし、マイクロレンズの焦点位置に液晶表示素
子の反射面がくるようにすれば、図13のように、直進
光(非散乱光)の反射光はもう一度マイクロレンズアレ
イを通過することによって、また指向性の揃った平行光
となる。
In the case of the structure of this embodiment, since it is used as a reflection type, one microlens array allows light to pass twice on the light incident side and the light emitting side. Therefore, if parallel light with uniform directivity is used as the incident light and the reflection surface of the liquid crystal display element is located at the focal position of the microlens, the reflected light of the straight traveling light (non-scattered light) is obtained as shown in FIG. By passing through the microlens array again, parallel light with uniform directivity is obtained.

【0159】したがって、従来の透過型と同様、1つの
マイクロレンズアレイの使用でも透明画素の入射光と出
射光の指向性は変化せず、結果的に投射レンズはマイク
ロレンズの有無によってその仕様を変更する必要がな
い。即ち、投射レンズの性能が維持された状態で使用で
きるとともに散乱光除去系の機能も劣化しない。
Therefore, as in the case of the conventional transmission type, the directivity of the incident light and the emitted light of the transparent pixel does not change even if one microlens array is used, and as a result, the specifications of the projection lens depend on the presence or absence of the microlens. No need to change. That is, the projection lens can be used with its performance maintained, and the function of the scattered light removing system does not deteriorate.

【0160】第二に、従来のTN型液晶を用いた反射型
液晶表示素子として、液晶表示素子の光入射側にプリズ
ム型偏光素子を配置した光学系が知られている。この場
合、プリズム型偏光素子の最適な光学特性を得るため
に、入射光は液晶表示素子の反射面に垂直に入射させて
いる。
Secondly, as a reflection type liquid crystal display element using a conventional TN type liquid crystal, an optical system in which a prism type polarization element is arranged on the light incident side of the liquid crystal display element is known. In this case, in order to obtain the optimum optical characteristics of the prism type polarizing element, the incident light is made to enter the reflective surface of the liquid crystal display element vertically.

【0161】そのとき、光入射側に設けられたマイクロ
レンズアレイの内同一画素に対して光は入射光も反射さ
れて出射する出射光も同一のマイクロレンズを透過させ
れば良かった。この場合、透過型と同様、個々のマイク
ロレンズの中心は画素の開口部の中心に一致するように
配置すればよかった。
At this time, it is only necessary that the incident light of the same pixel of the microlens array provided on the light incident side is reflected and the emitted light emitted therefrom is transmitted through the same microlens. In this case, similarly to the transmissive type, it suffices to dispose the centers of the individual microlenses so as to coincide with the centers of the openings of the pixels.

【0162】しかし、本発明の反射型液晶表示素子の場
合、従来のようなプリズム型偏光素子との組み合わせは
明るさを犠牲にするため不適切であり、図13のように
液晶表示素子の反射面に対してある角度をもって光を入
射することが好ましい。その場合、同一マイクロレンズ
によって特定画素に入射光を集光させ画素電極の誘電体
多層膜面での反射光を再び平行光化することは、光利用
効率を犠牲にしないでは不可能である。
However, in the case of the reflection type liquid crystal display element of the present invention, the combination with the conventional prism type polarization element is not suitable because it sacrifices the brightness. As shown in FIG. It is preferable that light is incident on the surface at an angle. In that case, it is impossible to condense incident light on a specific pixel by the same microlens and parallelize reflected light on the dielectric multilayer film surface of the pixel electrode again without sacrificing light utilization efficiency.

【0163】したがって、図13に示すように、光軸を
含む面内において隣接する2個のマイクロレンズを用
い、それらのマイクロレンズの中心間の中央に画素の表
示電極の中心が位置するようにマイクロレンズアレイの
配置および設置を定め、一方のマイクロレンズに液晶表
示素子の反射面に対してある角度をもって入射した光を
その画素表示電極の中央部に集光し、反射光がもう一方
のマイクロレンズに出射するように、マイクロレンズの
焦点距離および光入射角度を決めることが好ましい。
Therefore, as shown in FIG. 13, two adjacent microlenses are used in the plane including the optical axis, and the center of the display electrode of the pixel is located at the center between the centers of the microlenses. The arrangement and installation of the microlens array is determined, and the light incident on one of the microlenses at an angle to the reflection surface of the liquid crystal display element is condensed at the center of the pixel display electrode, and the reflected light is reflected by the other microlens. It is preferable to determine the focal length and light incident angle of the microlens so that the light is emitted to the lens.

【0164】具体的には、図13に示すような関係を満
たすことであり、液晶表示素子の画素長(=マイクロレ
ンズの画素長に対応した辺の長さ)をa、マイクロレン
ズの焦点距離をf、マイクロレンズの主点から反射面ま
での距離をd、液晶表示素子の反射面に対する入射光の
入射角度をθ、表電極基板ガラスの屈折率をnとする
と、 d=n×f=0.5×a/tanθ (1) の関係を満たす構成であることが好ましい。ただし、マ
イクロレンズの焦点距離fは、その両側が空気の場合の
値であり、マイクロレンズアレイと表電極基板(ガラス
製)の屈折率は同程度であると近似した。
Specifically, the relationship as shown in FIG. 13 is satisfied, and the pixel length of the liquid crystal display element (= side length corresponding to the pixel length of the microlens) is a, and the focal length of the microlens is Where f is the distance from the principal point of the microlens to the reflecting surface, the incident angle of the incident light with respect to the reflecting surface of the liquid crystal display element is θ, and the refractive index of the front electrode substrate glass is n, d = n × f = It is preferable that the structure satisfies the relationship of 0.5 × a / tan θ (1). However, the focal length f of the microlens is a value when both sides are air, and it is approximated that the microlens array and the front electrode substrate (made of glass) have the same refractive index.

【0165】本実施例の液晶表示素子は画素サイズ14
0μm×140μmの正方形画素が格子状に配列された
TFTを用いているため、a=140μmであり、液晶
表示素子の反射面に対する入射光の入射角度θを5゜、
表面電極基板ガラスの屈折率nを1. 5とした場合、式
(1)の関係から、マイクロレンズの焦点距離fは約
0.53mmとなるようにした。
The liquid crystal display element of this embodiment has a pixel size of 14
Since a TFT in which square pixels of 0 μm × 140 μm are arranged in a lattice is used, a = 140 μm, and the incident angle θ of the incident light with respect to the reflection surface of the liquid crystal display element is 5 °.
When the refractive index n of the surface electrode substrate glass is 1.5, the focal length f of the microlens is set to about 0.53 mm from the relationship of the formula (1).

【0166】また、マイクロレンズの主点から反射面ま
での距離dは0. 8mmになるように表電極基板ガラス
およびマイクロレンズアレイの厚さを決めた。マイクロ
レンズアレイは表電極基板ガラスに直接形成されたもの
を用いてもよいし、別個に作製したマイクロレンズアレ
イの平坦面を表電極基板(ガラス製)に接着してもよ
い。この場合、表電極基板の表面には、反射防止膜を形
成する必要はないが、マイクロレンズアレイとの空気界
面には反射防止膜を形成することが好ましい。マイクロ
レンズアレイは通常の平凸形状均質ガラスでもよいし、
イオン拡散による屈折率分布型平板マイクロレンズアレ
イでもよい。
The thickness of the front electrode substrate glass and the microlens array was determined so that the distance d from the principal point of the microlens to the reflecting surface was 0.8 mm. As the microlens array, one directly formed on the front electrode substrate glass may be used, or the flat surface of the separately prepared microlens array may be adhered to the front electrode substrate (made of glass). In this case, it is not necessary to form an antireflection film on the surface of the front electrode substrate, but it is preferable to form an antireflection film on the air interface with the microlens array. The microlens array may be regular plano-convex homogenized glass,
It may be a gradient index flat plate microlens array by ion diffusion.

【0167】このようにして用意されたマイクロレンズ
アレイ付き液晶表示素子を用いて、実施例1と同じ光学
系により投射像を評価した結果、開口率67%のTFT
が、実効的に開口率85%のTFTと同じ光利用効率が
得られた。
Using the thus prepared liquid crystal display device with a microlens array, the projection image was evaluated by the same optical system as in Example 1, and as a result, a TFT having an aperture ratio of 67% was obtained.
However, the same light utilization efficiency as that of the TFT having an aperture ratio of 85% was effectively obtained.

【0168】また、開口率40%と低開口率のTFTを
用いた場合でも、マイクロレンズアレイ付き液晶表示素
子構成とすることにより、実効的に開口率85%のTF
Tと同じ光利用効率が得られた。本実施例の光源系とし
て楕円鏡を集光鏡として用い、その第2焦点位置に絞り
を配置しているため、その開口径と集光レンズの焦点距
離で反射型液晶表示素子への入射光の指向性が調整で
き、本実施例ではその指向性の範囲を散乱光除去系の集
光角と同じ8°となるように設定した。
Even when a TFT having an aperture ratio of 40% and a low aperture ratio is used, a TF having an aperture ratio of 85% can be effectively formed by using the liquid crystal display element structure with the microlens array.
The same light utilization efficiency as T was obtained. Since an elliptic mirror is used as a condenser mirror as the light source system of the present embodiment and a diaphragm is arranged at the second focal position, incident light to the reflection type liquid crystal display element depends on the aperture diameter and the focal length of the condenser lens. The directivity can be adjusted, and in the present embodiment, the range of the directivity is set to 8 °, which is the same as the converging angle of the scattered light removing system.

【0169】その結果、入射光は画素電極面において直
径約90μm程度の円形に集光され、開口率40%以上
のTFTであれば、いずれもマイクロレンズアレイの有
効開口率に対応した85%程度の入射光が光損失なく利
用できることになるためである。さらに、このような指
向性の揃った入射光とマイクロレンズアレイを用いるこ
とにより、入射光は画素電極部分にしか集光されず、T
FTおよび配線部位置には光が達しないため、遮光膜を
形成する必要がなかった。
As a result, the incident light is condensed into a circle having a diameter of about 90 μm on the surface of the pixel electrode, and if the TFT has an aperture ratio of 40% or more, all of them are about 85% corresponding to the effective aperture ratio of the microlens array. This is because the incident light can be used without light loss. Further, by using the incident light and the microlens array having such directivity, the incident light is condensed only on the pixel electrode portion, and T
Since light does not reach the FT and the wiring portion position, it is not necessary to form a light shielding film.

【0170】実際に、このマイクロレンズアレイ付き液
晶光学素子を用いて実施例1と同様の光学系構成により
投射像を評価した。その結果、投射スクリーン上でのコ
ントラスト比140、光束1000ルーメンが得られ
た。
Actually, using this liquid crystal optical element with a microlens array, the projection image was evaluated with the same optical system configuration as in Example 1. As a result, a contrast ratio of 140 on the projection screen and a luminous flux of 1000 lumens were obtained.

【0171】本実施例のマイクロレンズアレイは、透過
散乱型であって反射型の液晶光学素子に対して有効であ
り、反射機能が誘電体多層膜による場合のみならず、一
般的な金属膜を用いた場合においても適用可能である。
The microlens array of this embodiment is effective for a transmission-scattering and reflection-type liquid crystal optical element, and not only when the reflection function is a dielectric multilayer film, but also when a general metal film is used. It is also applicable when used.

【0172】[0172]

【発明の効果】本発明の投射型の液晶光学装置では、表
電極基板と裏電極基板との間に挟持される液晶材料とし
て、電気的に散乱状態と透過状態とを制御し得る液晶固
化物複合体を挟持した反射型の液晶光学素子を用いてい
るため、偏光板が不要であり、従来のTN型液晶光学素
子に比して、透過時の光の透過率を大幅に向上でき、明
るい投射画像が得られる。
In the projection type liquid crystal optical device of the present invention, the liquid crystal material sandwiched between the front electrode substrate and the back electrode substrate is a liquid crystal solidified substance capable of electrically controlling the scattering state and the transmitting state. Since a reflective liquid crystal optical element sandwiching the composite is used, no polarizing plate is required, and the transmittance of light at the time of transmission can be greatly improved compared to the conventional TN type liquid crystal optical element, which is bright. A projected image is obtained.

【0173】本発明で用いている反射型の液晶光学素子
は、電圧の印加状態を変えることにより、高い散乱性と
高い透過性とを制御可能なものであり、透過型で用いる
よりも基板間隙が狭くてよいため、低電圧で駆動でき、
従来のTN型液晶光学素子用の駆動用ICを用いた駆動
においても、高コントラスト比を有し、かつ高輝度の表
示が可能になる。
The reflective liquid crystal optical element used in the present invention is capable of controlling high scattering property and high transmissivity by changing the applied state of voltage, and it has a substrate gap larger than that of the transmissive type. Can be driven at a low voltage because
Even in the case of driving using a driving IC for a conventional TN type liquid crystal optical element, a display having a high contrast ratio and high brightness can be realized.

【0174】特に、本発明では裏電極基板の反射膜とし
て誘電体多層膜による反射膜を用いているため、基板界
面材料との反応による光学的鏡面の劣化といった問題も
生じにくく、反射率の高い光吸収のない平坦な鏡面が得
られやすい。また、導電性がないので、配線電極との短
絡といった問題もない。
In particular, in the present invention, since the reflection film of the dielectric multilayer film is used as the reflection film of the back electrode substrate, the problem such as the deterioration of the optical mirror surface due to the reaction with the substrate interface material hardly occurs and the reflectance is high. It is easy to obtain a flat mirror surface that does not absorb light. Further, since it has no conductivity, there is no problem of short circuit with the wiring electrode.

【0175】さらに、多層膜の構成によって選択反射性
を付与することができる。このため、吸収のない反射型
カラーフィルタとして機能させることが可能である。こ
れにより、薄い基板間隔が可能であり、それにより低電
圧駆動可能という利点を生かしつつ、明るく、コントラ
スト比の良い投射表示を得ることができる。
Furthermore, selective reflectivity can be imparted by the structure of the multilayer film. Therefore, it can function as a reflection-type color filter that does not absorb light. As a result, it is possible to obtain a bright projection display with a good contrast ratio while taking advantage of the fact that a thin substrate space can be provided, which makes it possible to drive at a low voltage.

【0176】また、本発明で用いている反射型の液晶光
学素子は、偏光板を用いなくてもよいため、光学特性の
波長依存性が少なく、光源の色補正等がほとんど不要に
なるという利点も有している。また、TN型液晶光学素
子に必須のラビング等の配向処理やそれに伴う静電気の
発生による能動素子の破壊といった問題点も避けられる
ので、液晶光学素子の製造歩留りを大幅に向上させるこ
とができる。
Further, since the reflective liquid crystal optical element used in the present invention does not need to use a polarizing plate, its optical characteristics have little wavelength dependence, and color correction of the light source is almost unnecessary. I also have. In addition, since problems such as rubbing or other alignment treatment essential to the TN type liquid crystal optical element and destruction of the active element due to static electricity accompanying it can be avoided, the manufacturing yield of the liquid crystal optical element can be greatly improved.

【0177】さらに、この液晶固化物複合体は、硬化後
はフィルム状になっているので、基板の加圧による基板
間短絡やスペーサーの移動による能動素子の破壊といっ
た問題点も生じにくい。
Furthermore, since this liquid crystal solidified composite is in the form of a film after curing, problems such as short circuit between substrates due to pressure of the substrates and breakage of active elements due to movement of spacers are unlikely to occur.

【0178】また、この液晶固化物複合体は、比抵抗が
従来のTNモードの場合と同等であり、従来のDSモー
ドのように大きな蓄積容量を画素電極毎に設けなくても
よく、能動素子の設計が容易で、有効画素電極面積の割
合を大きくしやすく、かつ、液晶光学素子の消費電力を
少なく保つことができる。
Further, this liquid crystal solidified composite has a specific resistance equivalent to that of the conventional TN mode, and it is not necessary to provide a large storage capacitance for each pixel electrode as in the conventional DS mode. Is easy to design, the ratio of the effective pixel electrode area can be easily increased, and the power consumption of the liquid crystal optical element can be kept low.

【0179】さらに、TNモードの従来の液晶光学素子
の製造工程から、配向膜形成工程を除くだけで製造が可
能になるので、生産が容易である。
Further, since the manufacturing process of the conventional liquid crystal optical element of the TN mode can be carried out only by removing the alignment film forming process, the production is easy.

【0180】また、この液晶固化物複合体を用いた液晶
光学素子は、応答時間が短いという特長も有しており、
動画の表示も容易なものである。さらに、この液晶光学
素子の電気光学特性(電圧−透過率)は、TNモードの
液晶光学素子に比して比較的なだらかな特性であるの
で、階調表示への適用も容易である。
Further, the liquid crystal optical element using this liquid crystal solidified composite has a feature that the response time is short,
It is easy to display moving images. Further, since the electro-optical characteristic (voltage-transmittance) of this liquid crystal optical element is a comparatively gentle characteristic as compared with the liquid crystal optical element of the TN mode, it can be easily applied to gradation display.

【0181】また、本発明の液晶光学素子は、固化物マ
トリクスの屈折率を使用する液晶のno とほぼ一致する
ようにすることにより、電圧を印加しない部分では光が
散乱されるため、画素以外の部分を遮光膜により遮光し
なくても投射時に光の漏れがなく、隣接画素間の間隙を
遮光する必要がない。
[0181] Further, the liquid crystal optical element of the present invention is that so as to substantially coincide with the liquid crystal n o of using the refractive index of the solidified matrix, the light is scattered at the portion where no voltage is applied, pixel Even if the other portions are not shielded by the light shielding film, light does not leak at the time of projection and it is not necessary to shield the gap between adjacent pixels.

【0182】このため、特に、能動素子として多結晶シ
リコンによる能動素子を用いることにより、能動素子部
分に遮光膜なしまたは簡略な遮光膜を設けるのみで、高
輝度の投射用光源を用いることができ、高輝度の投射型
液晶光学装置を容易に得ることができる。さらにこの場
合には遮光膜を全く設けなくてもよい、または簡略な遮
光膜のみでよいことになり、さらに生産工程を簡便化す
ることができる。
Therefore, in particular, by using an active element made of polycrystalline silicon as the active element, it is possible to use a high-luminance projection light source only by providing no light-shielding film or a simple light-shielding film in the active element portion. Thus, it is possible to easily obtain a high-luminance projection type liquid crystal optical device. Further, in this case, the light-shielding film may not be provided at all, or only a simple light-shielding film may be required, and the production process can be further simplified.

【0183】また、透過型の液晶光学素子に比べ、印加
電圧−透過率特性における閾値が明瞭になるため、高デ
ューティ比マルチプレクス駆動が可能となり、高開口率
化、高精細化につながる。
Further, as compared with the transmissive liquid crystal optical element, the threshold value in the applied voltage-transmittance characteristic becomes clear, so that high duty ratio multiplex driving becomes possible, leading to higher aperture ratio and higher definition.

【0184】また、誘電体多層膜による反射膜はレーザ
の共振器用ミラーとして用いられるように、光吸収はほ
とんどなく耐光性に優れているため、ハイパワーレーザ
光に対しても耐久性が高く、反射型の液晶光学素子の照
射面積を小さくしレーザパワー密度を上げて小型化する
ことが可能である。
Further, since the reflection film of the dielectric multilayer film has almost no light absorption and is excellent in light resistance as used as a mirror for a resonator of a laser, it has high durability against high power laser light, It is possible to reduce the irradiation area of the reflection type liquid crystal optical element, increase the laser power density, and reduce the size.

【0185】また、本発明における液晶光学素子の別の
実施例で示されるように、裏電極基板側に遮光膜を設け
れば、さらに光学特性を改善することができる。
Further, as shown in another embodiment of the liquid crystal optical element of the present invention, if a light shielding film is provided on the back electrode substrate side, the optical characteristics can be further improved.

【0186】また、別の実施例に示されるように表電極
基板側にマイクロレンズアレイを配置することで、裏電
極基板に到達する光の光路を制御可能となり、能動素子
の誤動作を低減でき、かつ光の効率を改善できる。ま
た、上述した誘電対多層膜による反射機能層や、遮光膜
と併用することで、さらに光学的特性を改善できる。
Further, by disposing the microlens array on the front electrode substrate side as shown in another embodiment, the optical path of the light reaching the back electrode substrate can be controlled, and malfunction of the active element can be reduced. And the efficiency of light can be improved. Further, the optical characteristics can be further improved by using the reflective functional layer formed of the above-mentioned dielectric pair multilayer film and the light shielding film together.

【0187】本発明は、この外、本発明の効果を損しな
い範囲内で種々の応用ができる。
In addition to the above, the present invention can be applied in various ways within a range that does not impair the effects of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の投射型液晶光学装置の基本的な構成を
示す模式図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a projection type liquid crystal optical device of the present invention.

【図2】本発明の反射型の液晶光学素子の基本的な構成
を示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the basic structure of a reflective liquid crystal optical element of the present invention.

【図3】裏電極基板側での裏電極の下地が反射膜とされ
た本発明の液晶光学素子を示す断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a liquid crystal optical element of the present invention in which a back electrode on the back electrode substrate side has a reflective film as a base.

【図4】フルカラー化された裏電極の上面に反射膜が設
けられた本発明の液晶光学素子を示す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing a liquid crystal optical element of the present invention in which a reflective film is provided on the upper surface of a full-colored back electrode.

【図5】フルカラー化された裏電極の下地が反射膜とさ
れた本発明の液晶光学素子を示す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing a liquid crystal optical element of the present invention in which a base of a full-colored back electrode is a reflective film.

【図6】本発明の投射型液晶光学装置の他の例を示す模
式図。
FIG. 6 is a schematic view showing another example of the projection type liquid crystal optical device of the present invention.

【図7】本発明の投射型液晶光学装置の他の例を示す模
式図。
FIG. 7 is a schematic view showing another example of the projection type liquid crystal optical device of the present invention.

【図8】本発明の投射型液晶光学装置の他の例を示す模
式図。
FIG. 8 is a schematic view showing another example of the projection type liquid crystal optical device of the present invention.

【図9】能動素子と遮光膜との間に反射膜が設けられた
本発明の液晶光学素子の例を示す断面図。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a liquid crystal optical element of the present invention in which a reflective film is provided between an active element and a light shielding film.

【図10】裏電極側での裏電極の下地が反射膜とされ、
その上に能動素子と遮光膜とが設けられた本発明の液晶
光学素子の例を示す断面図。
FIG. 10 shows a back electrode on the back electrode side, which is a reflection film,
Sectional drawing which shows the example of the liquid crystal optical element of this invention which provided the active element and the light shielding film on it.

【図11】フルカラー化され、併設された裏電極および
能動素子と、遮光膜との中間に反射膜が設けられた本発
明の液晶光学素子の例を示す断面図。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a liquid crystal optical element of the present invention, which is full-colored and in which a reflective film is provided between a back electrode and an active element provided side by side, and a light shielding film.

【図12】フルカラー化され、裏電極と遮光膜と反射膜
(下地面)と能動素子とが設けられた本発明の液晶光学
素子の他の例を示す断面図。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing another example of the liquid crystal optical element of the present invention, which is full-colored and provided with a back electrode, a light-shielding film, a reflective film (base surface), and an active element.

【図13】本発明のマイクロレンズ付き液晶光学素子の
例を示す断面図。
FIG. 13 is a sectional view showing an example of a liquid crystal optical element with a microlens of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:ランプ 2、 3、 6:レンズ 4:液晶表示素子 5:絞り 7:マイクロレンズアレイ 8:接着材 11:表電極基板 12:透明電極 13:反射防止膜 14:液晶固化物複合体 15:裏電極基板 16:裏電極 17、18:反射膜 19:能動素子 20:遮光膜 1: Lamps 2, 3, 6: Lens 4: Liquid crystal display element 5: Aperture 7: Microlens array 8: Adhesive material 11: Front electrode substrate 12: Transparent electrode 13: Antireflection film 14: Liquid crystal solidified composite 15: Back electrode substrate 16: Back electrodes 17, 18: Reflective film 19: Active element 20: Light-shielding film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若林 常生 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町松原1160番 地 エイ・ジー・テクノロジー株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tsuneo Wakabayashi 1160 Matsubara, Hazawa-machi, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture AZ Technology Co., Ltd.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】透明電極を有する表電極基板と裏電極基板
との間に、ネマチック液晶が固化物マトリクス中に分散
保持され、電圧の印加時または非印加時のいずれかの状
態においてその固化物マトリクスの屈折率が使用する液
晶の屈折率とほぼ一致するようにされた液晶固化物複合
体を狭持してなる透過散乱型の動作モードを有し、裏電
極基板と固化物マトリクスとの間に反射機能層が設けら
れた液晶光学素子であって、 反射機能層は屈折率が相対的に高い透光性誘電体薄膜と
屈折率が相対的に低い透光性誘電体薄膜とを積層してな
る誘電体多層膜による反射膜を有することを特徴とする
液晶光学素子。
1. A nematic liquid crystal is dispersed and held in a solidified matrix between a front electrode substrate having a transparent electrode and a back electrode substrate, and the solidified substance is formed when a voltage is applied or not applied. Between the back electrode substrate and the solidified matrix, there is a transmission-scattering type operation mode in which a liquid crystal solidified composite is sandwiched so that the refractive index of the matrix substantially matches the refractive index of the liquid crystal used. A liquid crystal optical element in which a reflective function layer is provided on the reflective function layer, the transmissive dielectric thin film having a relatively high refractive index and the transparent dielectric thin film having a relatively low refractive index are laminated. A liquid crystal optical element having a reflecting film formed of a dielectric multilayer film as described above.
【請求項2】請求項1の液晶光学素子において、 反射機能層は波長選択反射性を有していることを特徴と
する液晶光学素子。
2. The liquid crystal optical element according to claim 1, wherein the reflective functional layer has wavelength selective reflectivity.
【請求項3】請求項1または2の液晶光学素子におい
て、 裏電極基板の電極が分割された画素電極から構成され、
各画素電極は画素毎に設けられた能動素子によって駆動
され、 能動素子の位置に対応した裏電極基板の電極面側または
表電極基板の電極面側に遮光膜がパターニング形成され
たことを特徴とする液晶光学素子。
3. The liquid crystal optical element according to claim 1, wherein the electrode of the back electrode substrate is composed of divided pixel electrodes,
Each pixel electrode is driven by an active element provided for each pixel, and a light-shielding film is patterned and formed on the electrode surface side of the back electrode substrate or the electrode surface side of the front electrode substrate corresponding to the position of the active element. Liquid crystal optical element to do.
【請求項4】請求項3の液晶光学素子において、 画素電極および能動素子の上に反射機能層が形成され、
さらに反射機能層上の能動素子に対応した位置に、遮光
膜がパターニング形成されたことを特徴とする液晶光学
素子。
4. The liquid crystal optical element according to claim 3, wherein a reflective function layer is formed on the pixel electrode and the active element,
Further, the liquid crystal optical element is characterized in that a light shielding film is formed by patterning at a position corresponding to the active element on the reflection function layer.
【請求項5】透明電極を有する表電極基板と裏電極基板
との間に、ネマチック液晶が固化物マトリクス中に分散
保持され、電圧の印加時または非印加時のいずれかの状
態においてその固化物マトリクスの屈折率が使用する液
晶の屈折率とほぼ一致するようにされた液晶固化物複合
体を狭持してなる透過散乱型の動作モードを有し、裏電
極基板と固化物マトリクスとの間に反射機能層が設けら
れた液晶光学素子であって、 裏電極基板の電極が分割された画素電極から構成され、
各画素電極は画素毎に設けられた能動素子によって駆動
され、 表電極基板の光入射側面にマイクロレンズアレイが配置
され、 裏電極面側への光の入射光の光軸が基板面の垂直軸から
角度θだけ傾斜せしめられ、マイクロレンズアレイのう
ち隣接するマイクロレンズの一方のマイクロレンズに入
射した光が、画素電極の面位置に集光され、さらに反射
機能層により反射され、他方のマイクロレンズに出射さ
れるように、 画素寸法、角度θ、画素電極とマイクロレンズとの配
置、マイクロレンズの焦点距離、表電極基板の厚みおよ
び表電極基板の屈折率が選定されたことを特徴とする液
晶光学素子。
5. A nematic liquid crystal is dispersed and held in a solidified matrix between a front electrode substrate having a transparent electrode and a back electrode substrate, and the solidified substance is formed when a voltage is applied or not applied. Between the back electrode substrate and the solidified matrix, there is a transmission-scattering type operation mode in which a liquid crystal solidified composite is sandwiched so that the refractive index of the matrix substantially matches the refractive index of the liquid crystal used. A liquid crystal optical element in which a reflective function layer is provided on the back electrode substrate, which is composed of divided pixel electrodes,
Each pixel electrode is driven by an active element provided for each pixel, a microlens array is arranged on the light incident side of the front electrode substrate, and the optical axis of the light incident on the back electrode surface is the vertical axis of the substrate surface. The light incident on one microlens of the adjacent microlenses of the microlens array is converged at the surface position of the pixel electrode and further reflected by the reflection function layer, and the other microlens is inclined by the angle θ from The liquid crystal is characterized in that the pixel size, the angle θ, the arrangement of the pixel electrode and the microlens, the focal length of the microlens, the thickness of the front electrode substrate and the refractive index of the front electrode substrate are selected so as to be emitted to Optical element.
【請求項6】請求項5の液晶光学素子において、 画素寸法と個々のマイクロレンズの寸法をほぼ同一と
し、画素寸法をa、マイクロレンズの焦点距離をf、マ
イクロレンズの主点から反射膜面までの距離をd、表電
極基板の屈折率をnとすると、 d=n×f=0.5×a/tanθ の関係が成り立つことを特徴とする液晶光学素子。
6. The liquid crystal optical element according to claim 5, wherein the pixel size and the size of each microlens are substantially the same, the pixel size is a, the focal length of the microlens is f, and the principal point of the microlens is the reflection film surface. And d is the distance to the front electrode substrate and n is the refractive index of the front electrode substrate, the liquid crystal optical element is characterized by the following relationship: d = n × f = 0.5 × a / tan θ.
【請求項7】請求項5または6の液晶光学素子におい
て、 反射機能層は屈折率が相対的に高い透光性誘電体薄膜と
屈折率が相対的に低い透光性誘電体薄膜とを積層してな
る誘電体多層膜による反射膜を有することを特徴とする
液晶光学素子。
7. The liquid crystal optical element according to claim 5 or 6, wherein the reflective function layer comprises a translucent dielectric thin film having a relatively high refractive index and a translucent dielectric thin film having a relatively low refractive index. A liquid crystal optical element having a reflection film formed of the dielectric multilayer film as described above.
【請求項8】光源光学系と液晶光学素子と投射光学系と
が設けられた投射型液晶光学装置において、 請求項1〜7のいずれか1項の液晶光学素子を用い、光
源光学系からの光が表電極基板側から液晶光学素子内部
に入射され、反射機能層により反射され、表電極基板側
から出射され、さらに、投射光学系によって投射される
ことを特徴とする投射型液晶光学装置。
8. A projection type liquid crystal optical device provided with a light source optical system, a liquid crystal optical element and a projection optical system, wherein the liquid crystal optical element according to any one of claims 1 to 7 is used. A projection type liquid crystal optical device characterized in that light enters the liquid crystal optical element from the front electrode substrate side, is reflected by the reflective functional layer, is emitted from the front electrode substrate side, and is further projected by a projection optical system.
【請求項9】請求項8の投射型液晶光学装置において、 色分離光学系が光源光学系と液晶光学素子との間に設け
られ、色分離光が異なる液晶光学素子に入射され、それ
らの複数の液晶光学素子の反射機能層の少なくとも1つ
が、色分離光学系による色純度の低下を補うような波長
選択反射性を有することを特徴とする投射型液晶光学装
置。
9. The projection type liquid crystal optical device according to claim 8, wherein a color separation optical system is provided between the light source optical system and the liquid crystal optical element, and the color separation light is incident on different liquid crystal optical elements, and a plurality of them are provided. 2. A projection type liquid crystal optical device, wherein at least one of the reflective function layers of the liquid crystal optical element has wavelength selective reflectivity so as to compensate for the decrease in color purity due to the color separation optical system.
【請求項10】請求項8または9の投射型液晶光学装置
において、 液晶光学素子の反射機能層が、異なる波長選択反射性を
有する複数の部分に分かれて形成されていることを特徴
とする投射型液晶光学装置。
10. The projection type liquid crystal optical device according to claim 8 or 9, wherein the reflective function layer of the liquid crystal optical element is formed by being divided into a plurality of portions having different wavelength selective reflection properties. Type liquid crystal optical device.
JP4352096A 1991-12-11 1992-12-09 Liquid crystal optical element and projection type liquid crystal optical device formed by using the element Withdrawn JPH05249458A (en)

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Cited By (5)

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