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JPH075419A - Projection type color liquid crystal optical device - Google Patents

Projection type color liquid crystal optical device

Info

Publication number
JPH075419A
JPH075419A JP6021392A JP2139294A JPH075419A JP H075419 A JPH075419 A JP H075419A JP 6021392 A JP6021392 A JP 6021392A JP 2139294 A JP2139294 A JP 2139294A JP H075419 A JPH075419 A JP H075419A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
light
crystal optical
color
projection
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.)
Pending
Application number
JP6021392A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiharu Oi
好晴 大井
Tsuneo Wakabayashi
常生 若林
Nariyuki Serizawa
成幸 芹澤
Yoshiyuki Sonda
嘉之 尊田
Masaya Keyakida
昌也 欅田
Yoshinori Hirai
良典 平井
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.)
AG Technology Co Ltd
Original Assignee
AG Technology 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 AG Technology Co Ltd filed Critical AG Technology Co Ltd
Priority to JP6021392A priority Critical patent/JPH075419A/en
Publication of JPH075419A publication Critical patent/JPH075419A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the projection type color liquid crystal optical device which makes a uniform, high-contrast and high-luminance display and is compact and lightweight. CONSTITUTION:This device has a light source system 1, dichroic mirrors 21 and 22 which form a specific angle beta, reflection type liquid crystal optical elements 31-33 which have reflecting surfaces having condenser lenses attached onto the front surfaces, and a projection optical system 4; and the normal of a dichroic mirror surface and an optical axis of reflection have an angle alphaand the optical axis of a reflecting surface and an optical axis of incidence has an angle 2.gamma. The divergent light emitted by a light source 11 is separated by colors into color lights, which are made parallel by the condenser lenses, modulated by the reflection type liquid crystal optical elements, and reflected and modulated, so that the lights are multiplexed and projected from a projection lens 42.

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、光源系と色分離合成光
学系(二つのダイクロイックミラー)と三個の反射型液
晶光学素子と投射光学系とを構成要素とする投射型カラ
ー液晶光学装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection type color liquid crystal optical device having a light source system, a color separation / synthesis optical system (two dichroic mirrors), three reflection type liquid crystal optical elements and a projection optical system. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶光学素子は、当初は動的散乱型(D
SM)の液晶を用いた液晶光学素子も提案されていた
が、DSM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、現在ではツイストネマ
チック型(TN)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 A liquid crystal optical element is initially a dynamic scattering type (D
A liquid crystal optical element using a liquid crystal of (SM) was also proposed, but DSM has a drawback that the current consumption is large because the current value flowing in the liquid crystal is high. Currently, a twist nematic (TN) liquid crystal is used. Has become the mainstream, and has appeared in the market as a pocket TV. The TN liquid crystal has a very small leakage current and a low power consumption, 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 is 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
う利点がある。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ので注目を集めてい
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 the liquid crystal solidified composite thus prepared. This transmission scattering type liquid crystal optical element,
Since no polarizing plate is used, there is an advantage that bright display is possible. For this reason, a bright projected image can be obtained especially when used in a projection type optical device, 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て
光が光変調機能層を往復するので、作用長として二倍大
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 is used as a light modulation functional layer as compared with the case of using it as a transmission type element. Since it reciprocates, the action length is twice as large, and as a result, the element has a high scattering power 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 may be possible as compared with the case of the transmission type optical device.

【0005】また、この透過散乱型液晶光学素子を反射
型素子として用いたカラー投射型液晶光学装置、特に白
色光源を青(B)・緑(G)・赤(R)の三色に色分離
した後各々の色光を変調する三個の反射型液晶光学素子
を用いたカラー投射型液晶光学装置は、反射型液晶光学
素子の光散乱性を調整することにより良好なフルカラー
投射が可能となるため有用である。
Further, a color projection type liquid crystal optical device using this transmission / scattering type liquid crystal optical element as a reflection type element, particularly a white light source is divided into three colors of blue (B), green (G) and red (R). After that, the color projection type liquid crystal optical device using the three reflection type liquid crystal optical elements that modulate each color light can achieve good full color projection by adjusting the light scattering property of the reflection type liquid crystal optical elements. It is useful.

【0006】さらに、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
TFT等の能動素子によって駆動される反射型液晶表示
素子を用いたフルカラー投射型表示装置が提案されてい
る。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
すいとともにTFT等の能動素子の設計自由度が一般に
増す。
Further, the electrodes of the back electrode substrate are composed of divided pixel electrodes, and each pixel electrode is a full color projection type using a reflection type liquid crystal display element driven by an active element such as a TFT provided for each pixel. Display devices have been proposed. 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 it is easy to obtain a high aperture ratio as compared with the transmissive type, and the degree of freedom in designing active elements such as TFTs is generally increased.

【0007】従来、透過散乱型液晶光学素子を反射型素
子として用いたカラー投射型液晶光学装置は、例えば特
表昭61−502286号公報にはモザイク状に青・緑
・赤のカラーフィルタが形成された単一反射型表示素子
を用いた投射型液晶表示装置が記載されている。しか
し、これには白色光源をBGRの三色に色分離した後各
々の色光を変調する三個の反射型光学素子を用いたカラ
ー投射方式に関しては何等説明されていない。
Conventionally, a color projection type liquid crystal optical device using a transmission / scattering type liquid crystal optical element as a reflection type element, for example, in Japanese Patent Publication No. 61-502286, forms blue, green and red color filters in a mosaic pattern. A projection type liquid crystal display device using the single reflection type display element is described. However, there is no description about a color projection system using three reflection type optical elements for separating the white light source into three colors of BGR and then modulating each color light.

【0008】また、透過散乱型液晶光学素子を反射型素
子として用い、白色光源をBGRの三色に色分離した後
各々の色光を変調する三個の反射型光学素子を用いたカ
ラー投射型液晶表示装置に関しては、その光学系の構成
が特開平4−142528号公報の第5図、または特開
平4−232917号公報の第1図に記載されている。
これらの公知例ではいずれも、光源系の集光鏡として楕
円鏡を用い、光源系から出射された発散光を一個の凸レ
ンズによって平行光化した後三個の透過散乱型液晶光学
素子の反射型素子へと入射している。
A color projection type liquid crystal using a transmission-scattering type liquid crystal optical element as a reflection type element and using three reflection type optical elements for modulating each color light after separating a white light source into three colors of BGR. Regarding the display device, the configuration of the optical system thereof is described in FIG. 5 of JP-A-4-142528 or FIG. 1 of JP-A-4-232917.
In all of these known examples, an elliptical mirror is used as a condenser mirror of the light source system, and the divergent light emitted from the light source system is collimated by one convex lens, and then three reflection-scattering liquid crystal optical elements are used as reflection types. It is incident on the device.

【0009】ここで、色分離合成系として互いに45°
で交差するダイクロイックプリズムが平行光化用凸レン
ズと反射型素子との間に配置され用いられている。この
従来例を図18と図19に示す。図18は光源系と投射
レンズを省略した光学系の平面図、図19は全体の側面
図である。その結果、投射レンズ142 と平行光化用凸レ
ンズ130 および光源系101 と平行光化用凸レンズ130 と
の間に空間が必要となり、カラー投射型液晶表示装置の
容積の増大を招いてしまった。
Here, as a color separation / synthesis system, 45 ° to each other.
A dichroic prism that intersects at is used by being disposed between the collimating convex lens and the reflective element. This conventional example is shown in FIGS. FIG. 18 is a plan view of an optical system in which the light source system and the projection lens are omitted, and FIG. 19 is a side view of the whole. As a result, a space is required between the projection lens 142 and the collimating convex lens 130 and between the light source system 101 and the collimating convex lens 130, which causes an increase in the volume of the color projection type liquid crystal display device.

【0010】また従来、透過型液晶光学素子を用いたカ
ラー投射型液晶表示装置において一般的に利用されてい
る平板型ダイクロイックミラーと比較して、ダイクロイ
ックプリズムは光学調整が容易であり光路長が短縮でき
る長所がある反面、重量が増大するとともに高価なもの
となってしまうといった問題があった。
Further, as compared with a flat plate type dichroic mirror that is generally used in a color projection type liquid crystal display device using a transmission type liquid crystal optical element, a dichroic prism is easier to perform optical adjustment and has a shorter optical path length. Although it has the advantage that it can be done, there is a problem that it becomes expensive as the weight increases.

【0011】さらに、反射型液晶光学素子131、132、133
の入射光と反射光は同一光軸ではなく、反射型液晶光学
素子の反射面に対してある角度を有して入射・反射する
ため、反射型液晶光学素子の有効面に対応して光を損失
なく利用するためには、色分離合成系102 および平行光
化用凸レンズ130 の有効面が反射型液晶光学素子の反射
面に比べ大きな面積を必要とし、容積および重量の増大
を招いてしまった。
Further, the reflective liquid crystal optical elements 131, 132, 133
Since the incident light and the reflected light of are incident and reflected at a certain angle with respect to the reflective surface of the reflective liquid crystal optical element instead of having the same optical axis, the light is reflected corresponding to the effective surface of the reflective liquid crystal optical element. In order to use without loss, the effective surfaces of the color separation / combination system 102 and the collimating convex lens 130 require a larger area than the reflective surface of the reflective liquid crystal optical element, which causes an increase in volume and weight. .

【0012】さらに、平行光化用凸レンズ130 はBGR
の3色に対して投射レンズ142 の結像作用に影響するた
め、投射型表示装置とした場合、色収差を低減するため
に二種以上のレンズを組み合わせた複雑な構成とする必
要があった。一方、色分離合成系として互いに45°で
交差するダイクロイックプリズムの代わりに、平板型ダ
イクロイックミラーを互いに45°に交差した図20と
図21に示すような構成も考えられる。
Furthermore, the collimating convex lens 130 is a BGR.
In the case of a projection type display device, it is necessary to have a complicated structure in which two or more kinds of lenses are combined in order to reduce the chromatic aberration when the projection type display device is used. On the other hand, instead of the dichroic prisms intersecting each other at 45 ° as a color separation / combination system, a configuration shown in FIGS. 20 and 21 in which flat plate dichroic mirrors intersect each other at 45 ° may be considered.

【0013】図20は平面図、図21は側面図である。
ただし、側面図においてダイクロイックミラー202 で反
射分離された光に対する反射型液晶光学素子の図示は省
略した。この場合、ダイクロイックプリズムを用いた場
合に比べ、軽量化およびコストダウンが図れるが、ダイ
クロイックミラー202 の交差部分の陰がスクリーン上に
投射されやすいといった問題が生じる。これは投射型表
示装置としての表示品位の劣化原因として重大な問題と
なる。
FIG. 20 is a plan view and FIG. 21 is a side view.
However, the illustration of the reflective liquid crystal optical element for the light reflected and separated by the dichroic mirror 202 is omitted in the side view. In this case, the weight and cost can be reduced as compared with the case where the dichroic prism is used, but there is a problem that the shadow at the intersection of the dichroic mirrors 202 is easily projected on the screen. This is a serious problem as a cause of deterioration of the display quality of the projection type display device.

【0014】また、従来の透過型液晶光学素子を用いた
カラー投射型液晶表示装置においては、色分離系と色合
成系に各々二種のダイクロイックミラーが一般的に利用
されているため、合計四個のダイクロイックミラーによ
ってBGRの三色の色純度を調整できる自由度があっ
た。しかし、反射型液晶光学素子を用いたカラー投射型
液晶表示装置の場合、図18〜図21に示されるよう
に、二種のダイクロイックミラーによってBGRの三色
の色純度を調整しなければならない。このような制約の
下では投射用光源として演色性および発光効率の高い白
色光源、例えばメタルハライドランプ、キセノンラン
プ、ハロゲンランプ等を用いた場合、BGRの三色の優
れた色純度は達成できない。
Further, in the conventional color projection type liquid crystal display device using the transmission type liquid crystal optical element, since two kinds of dichroic mirrors are generally used for the color separation system and the color combination system, respectively, a total of four dichroic mirrors are used. There was a degree of freedom to adjust the color purity of the three colors of BGR by using one dichroic mirror. However, in the case of a color projection type liquid crystal display device using a reflection type liquid crystal optical element, as shown in FIGS. 18 to 21, it is necessary to adjust the color purity of the three colors of BGR by two types of dichroic mirrors. Under such restrictions, when a white light source having a high color rendering property and a high luminous efficiency such as a metal halide lamp, a xenon lamp, a halogen lamp is used as a light source for projection, excellent color purity of the three colors of BGR cannot be achieved.

【0015】光変調材料として液晶固化物複合体の代わ
りに粘弾性体を用いた反射型表示素子が、例えばSPI
E VOL.1255、「Large−Screen
Projection Display(1990)、
page69−78」(ラージ・スクリーン・プロジェ
クション・ディスプレー)に記載されている。その反射
型表示素子は画素電極毎に形成された能動素子によって
粘弾性体に電圧を印加し、その印加電圧に応じて生じて
粘弾性体反射表面が変形し回折格子が形成される。そこ
に入射光が照射されると回折光が生じる。
A reflective display element using a viscoelastic material as a light modulating material instead of the liquid crystal solidified composite is, for example, SPI.
E VOL. 1255, "Large-Screen
Projection Display (1990),
page 69-78 "(Large Screen Projection Display). The reflective display element applies a voltage to the viscoelastic body by an active element formed for each pixel electrode, and the viscoelastic body reflecting surface is deformed by the applied voltage to form a diffraction grating. When incident light is applied to it, diffracted light is generated.

【0016】ここで、コントラスト比の高い投射像表示
のために、非回折光を遮断するシュリーレン・ストップ
あるいはシュリーレン棒を利用したダーク・フィールド
・シュリーレン光学系が用いられている。これは、液晶
固化物複合体を透過散乱型表示素子として用いる場合と
異なり、電圧非印加時が透明状態(非回折状態)である
ため、電圧非印加状態を黒レベル表示とするためにはダ
ーク・フィールド・シュリーレン光学系を用いることに
なる。
Here, in order to display a projected image with a high contrast ratio, a dark field schlieren optical system using a schlieren stop or schlieren rod that blocks non-diffracted light is used. This is different from the case where the liquid crystal solidified substance composite is used as a transmission / scattering type display element, because it is in a transparent state (non-diffraction state) when no voltage is applied, and therefore it is dark to display a black level when no voltage is applied. -Field Schlieren optics will be used.

【0017】図22〜図24に、上記文献で説明されて
いる三種の光学系を記した。図22は非回折光除去系と
してシュリーレン・ストップが用いられた場合を、図2
3は非回折光除去系としてシュリーレン棒が用いられた
場合を、図24は非回折光除去系としてシュリーレン・
ストップを用い、集光レンズを光源側と投射側に用い、
色分離合成用ダイクロイックミラーへの入射光を平行光
とした場合である。ここで、光源LS、光源集光レンズ
LC、ダイクロイックミラー21、22、レンズL1、
L2、L3、および、光変調表示素子E1、E2、E3
と投射レンズL4などが示されている。
22 to 24 show the three types of optical systems described in the above document. FIG. 22 shows the case where a schlieren stop is used as the undiffracted light removal system.
3 shows the case where a schlieren rod is used as the non-diffraction light removal system, and FIG.
Using a stop, using a condenser lens on the light source side and the projection side,
This is the case where the incident light on the dichroic mirror for color separation / synthesis is parallel light. Here, the light source LS, the light source condensing lens LC, the dichroic mirrors 21 and 22, the lens L1,
L2, L3, and light modulation display elements E1, E2, E3
And the projection lens L4 and the like.

【0018】これらの場合、電圧非印加時は粘弾性体は
変形せず、0次回折光(非回折光)が全てシュリーレン
・ストップあるいはシュリーレン棒によって遮断され、
スクリーンに光が投射されない。したがって、画像の黒
レベルは低い値に抑制できる反面、明レベルは回折強度
が充分でないと明るい投射像とはなり得ない。また、投
射光が回折光成分であるため指向性は不揃いであり、投
射レンズに至る光路長が長い場合途中の光路で光が散逸
してしまいスクリーンに投射される光量が低下する。さ
らに、回折光をスクリーン上に効率よく集光するために
は口径の大きな投射レンズが必要となる。
In these cases, the viscoelastic body is not deformed when no voltage is applied, and all 0th-order diffracted light (non-diffracted light) is blocked by the Schlieren stop or Schlieren rod.
No light is projected on the screen. Therefore, while the black level of the image can be suppressed to a low value, the bright level cannot be a bright projection image unless the diffraction intensity is sufficient. In addition, since the projected light is a diffracted light component, the directivity is not uniform, and when the optical path length to the projection lens is long, the light is dissipated in the optical path on the way and the amount of light projected on the screen is reduced. Further, a projection lens having a large aperture is required to efficiently collect the diffracted light on the screen.

【0019】したがって、粘弾性体を用いた反射型表示
素子において用いられるダーク・フィールド・シュリー
レン光学系では指向性の乱された回折光を投射光とする
ため、通常の光学系では投射レンズに至るまでに散逸す
る光および投射レンズの口径でけられる光が多く、スク
リーンに到達する光が減少してしまうといった問題があ
った。また、このような光量損失を低減するためには大
型の色分離合成系(ダイクロイックミラー)および大口
径の投射レンズを必要とし、装置全体の大型化が必要と
なり、また生産性が悪化することとなった。
Therefore, in the dark field schlieren optical system used in the reflection type display device using the viscoelastic body, the diffracted light whose directivity is disturbed is used as the projection light, so that in a normal optical system, it reaches the projection lens. There is a problem that a large amount of light is dissipated up to this point and a large amount of light is dissipated by the aperture of the projection lens, and the light reaching the screen is reduced. In addition, a large color separation / synthesis system (dichroic mirror) and a large-diameter projection lens are required to reduce such a loss of light amount, which necessitates an increase in the size of the entire device and also reduces productivity. became.

【0020】文献では、図22〜図24の三種の光学系
についてその長所と短所が説明されているが、いずれも
このような問題を内包し、最終的にどのような形態が好
ましいか結論づけられていない。このため、透過散乱型
液晶光学素子を反射型液晶光学素子として用いた投射型
カラー液晶光学装置において、小型かつ軽量でカラーの
色純度が高いものが望まれていた。
Although the literature describes the advantages and disadvantages of the three types of optical systems shown in FIGS. 22 to 24, all of them include such problems, and it is finally concluded which form is preferable. Not not. Therefore, a projection type color liquid crystal optical device using a transmission / scattering type liquid crystal optical element as a reflection type liquid crystal optical element is desired to be small and lightweight and have high color purity.

【0021】また、ジェー・イー・ギュンサー(J.
E.Gunther)らによる文献、「High Vi
sibility Color Projection
Display(final technical
report)、HAC reference num
ber F2317(1986)」(ハイ・ビジビリテ
ィー・カラー・プロジェクション・ディスプレー)に
は、単結晶シリコンを能動素子としDSM液晶を光変調
手段とした反射型液晶表示素子を三枚用い、色分離合成
光学系としてプリズムブロック(プリズム三個の組み合
わせ構造)を用いた投射型表示装置が開示されている
(図31参照)。
Also, J. E. Gunser (J.
E. Gunther) et al., “High Vi
safety Color Projection
Display (final technical)
report), HAC reference num
"ber F2317 (1986)" (high visibility color projection display) uses three reflective liquid crystal display elements using single crystal silicon as an active element and DSM liquid crystal as a light modulating means, and a color separation / synthesis optical system. A projection type display device using a prism block (a structure in which three prisms are combined) is disclosed as the above (see FIG. 31).

【0022】この場合、ダイクロイックミラー面への光
入射角が45°以下のため、45°入射のダイクロイッ
クミラー、ダイクロイックプリズムに比較して色分離お
よび合成のシャープネスが高く、したがって投射光の色
純度が高いものとなる。しかし、プリズムが三個必要と
なり、図18〜図21に示された45°入射交差型色分
離合成系に比べて集光レンズと表示素子との光路長が長
くなる。
In this case, since the incident angle of light on the surface of the dichroic mirror is 45 ° or less, the sharpness of color separation and synthesis is higher than that of the dichroic mirror and dichroic prism with 45 ° incidence, and therefore the color purity of the projected light is high. It will be expensive. However, three prisms are required, and the optical path length between the condenser lens and the display element becomes longer than that of the 45 ° incidence cross type color separation / combination system shown in FIGS.

【0023】一般に、発光輝度および発光寿命の長いメ
タルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ
等の白色光源は完全な点光源ではないため、図示される
光源系のレンズにより集光しても完全に一点には集光さ
れにくい。また、反射板から発散された光をレンズで平
行光化しても指向性の揃った平行光とはならない。この
ように、液晶表示素子への入射光が完全な平行光でない
場合、液晶表示素子へ入射する途中でプリズム側面から
散逸してしまう光、あるいはプリズム側面で全反射され
指向性の乱れた光となって液晶表示素子へと入射する光
が増大する。
Generally, a white light source such as a metal halide lamp, a xenon lamp, a halogen lamp, etc., which has a long emission brightness and a long emission life, is not a perfect point light source. Is hard to collect. Further, even if the light diverged from the reflector is collimated by a lens, it does not become a collimated light with directivity. As described above, when the incident light on the liquid crystal display element is not a perfect parallel light, the light scattered from the side surface of the prism on the way to the liquid crystal display element, or the light totally reflected on the side surface of the prism and disturbing the directivity is generated. Then, the amount of light incident on the liquid crystal display element increases.

【0024】また、液晶表示素子の反射面で反射されプ
リズムを通過し、最終的に投射されるべき光について
も、本来投射されるべき正規反射光の一部がプリズム側
面から散逸してしまうか、あるいはプリズム側面で全反
射され投射レンズに入射できなくなることがある。さら
に、前述の指向性の乱れた入射光は、液晶表示素子が透
明状態の時に正規反射されて投射レンズに入射しないた
めに投射光の明るさには寄与しないが液晶表示素子が散
乱状態の時に投射レンズに入射する光を生成し、そのた
め暗レベルを増加させてしまう。
With respect to the light reflected by the reflecting surface of the liquid crystal display element and passing through the prism and finally projected, is part of the normally reflected light that should be originally projected scattered from the side surface of the prism? Or, the light may be totally reflected by the side surface of the prism and may not be able to enter the projection lens. Further, since the incident light having the disordered directivity does not contribute to the brightness of the projected light because it is regularly reflected when the liquid crystal display element is in the transparent state and does not enter the projection lens, it does not contribute when the liquid crystal display element is in the scattering state. It produces light that is incident on the projection lens, thus increasing the dark level.

【0025】その結果、投射光の明るさを低下させると
ともにコントラスト比を劣化させることとなる。これ
は、プリズム側面の面積が大きいため、液晶表示素子が
散乱状態の時に散乱光がプリズム側面で全反射されプリ
ズム内部に滞在する割合が増すことに起因する。
As a result, the brightness of the projected light is reduced and the contrast ratio is deteriorated. This is because the side surface of the prism is large, and when the liquid crystal display element is in the scattering state, the scattered light is totally reflected by the side surface of the prism and the ratio of staying inside the prism increases.

【0026】そのため、実用的な光源を用いた場合でも
所望の特性を発現させるには液晶表示素子の表示面に比
較して充分大きなプリズムを準備する必要が生じるの
で、装置全体の重量が相当に増大する。また、Red
(赤)用液晶表示素子に入射する光はダイクロイックミ
ラー面で色分離された後プリズム面で全反射させるため
プリズムへの入射光を平行光とする必要がある。その結
果、平行光化レンズを含む投射レンズ系が大型になり装
置全体の容積が増大してしまうといった問題があった。
Therefore, even if a practical light source is used, it is necessary to prepare a prism that is sufficiently larger than the display surface of the liquid crystal display element in order to exhibit desired characteristics. Increase. Also, Red
Since the light incident on the (red) liquid crystal display element is color-separated by the dichroic mirror surface and then totally reflected by the prism surface, it is necessary to make the incident light on the prism parallel light. As a result, there is a problem that the projection lens system including the collimating lens becomes large and the volume of the entire apparatus increases.

【0027】さらに、図31に示されるダイクロイック
ミラー面に対して、液晶表示素子への入射光の入射角
と、液晶表示素子での反射光の入射角とは異なるため、
同一ダイクロイックミラー面位置でのダイクロイックミ
ラーの分光特性が異なり、その結果、光利用効率の低下
および迷光の発生原因となることがある。
Furthermore, since the incident angle of the incident light on the liquid crystal display element and the incident angle of the reflected light on the liquid crystal display element are different with respect to the dichroic mirror surface shown in FIG. 31,
Spectral characteristics of the dichroic mirrors at the same dichroic mirror surface position are different, which may result in deterioration of light utilization efficiency and generation of stray light.

【0028】また、特開平4−113344号公報に
は、光源系として光源と楕円鏡と絞りと集光用レンズを
有し、楕円鏡を集光鏡としその第1焦点位置に光源を配
置し、光源からの光を第2焦点位置に集光し、第2焦点
位置に配置された絞りの開口部を通過した光を集光レン
ズで集光して透過散乱型表示素子へ入射させ、その透過
散乱型表示素子から出射した光を集光させ、その焦点位
置に開口部を有する第2の絞りを配置した投射光学系を
設けたことを特徴とする投射型表示装置が記載されてい
る。また、反射型液晶表示素子を用いた場合の構成につ
いての記載がある。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 4-113344, a light source system has a light source, an elliptical mirror, a diaphragm, and a condenser lens, and the elliptic mirror serves as a condenser mirror and the light source is arranged at a first focal point position thereof. , The light from the light source is condensed at the second focal position, the light passing through the aperture of the diaphragm arranged at the second focal position is condensed by the condensing lens and is incident on the transmission / scattering type display element. A projection type display device is described which is provided with a projection optical system which collects light emitted from a transmission / scattering type display element and disposes a second diaphragm having an opening at its focal position. In addition, there is a description of the configuration when a reflective liquid crystal display element is used.

【0029】また、特開平4−142528号公報およ
び特開平4−305637号公報に、前述の投射型表示
装置と色分離合成系と三枚の透過散乱型表示素子を組み
合わせた反射型表示装置に関する実施例が記載されてい
る。
Further, JP-A-4-142528 and JP-A-4-305637 relate to a reflection type display device in which the above-mentioned projection type display device, a color separation / combination system and three transmission / scattering type display elements are combined. Examples have been described.

【0030】[0030]

【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、小型かつ軽量で色純度が
高い投射型カラー液晶光学装置を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a projection type color liquid crystal optical device which is small in size, light in weight and high in color purity.

【0031】まず、本発明の基本的な構成は、水平面
(特定の一平面)でほぼ60°の角度で△(デルタ)状
に配置した三つの反射型の液晶光学素子と、60°前後
の挟角βでV字状に配置した二つの色分離合成手段(具
体的には、平板型ダイクロイックミラー)からなる色分
離合成光学系と、さらに、光源系から液晶光学素子、そ
して投射光学系に至るまでに、前記水平面に対する垂直
面の方向に、光源系から上方(下方)に向けて斜めに光
が出射され、色分離合成光学系を経由して、そして反射
型液晶光学素子で反射され、上方(下方)に向けて出射
されて、あおり投射が行われる光学的配置である。図2
7に本発明の一実施態様例の斜視図を示す。図27の構
成では、光源系(光源11、楕円鏡12、凹型錐体状反射体
15b )、色分離合成光学系(ダイクロイックミラー21、2
2 )、光変調手段(反射型液晶光学素子31A、32A、33A
は、それぞれ液晶高分子複合体層(LCPC)を電気的
制御可能な光変調機能層として備え、また、反射機能層
31C、32C、33C をそれぞれ内蔵する)などを設けている。
また、反射機能層の前後での光路を一部拡大して図32
に示す。ここで、中心光軸5および光軸AXを示し、分
離された色光は光軸AXに沿って進行する。なお、これ
らの図中で、β=α1+α2の関係がある(図1参
照)。また、二つのダイクロイックミラー21と22とは基
本的には平面(HP )に対する二つの垂直面であるが、
やや傾いた場合も実用上あり得る。また、図30には、
本発明の一例における平面図を、図31に示す従来例と
対比するために、各構成要素をほぼ同じ条件とし、さら
にほぼ同じスケール比で模式的に示している。
First, the basic constitution of the present invention is to provide three reflective liquid crystal optical elements arranged in a Δ (delta) shape at an angle of approximately 60 ° on a horizontal plane (a specific one plane) and a liquid crystal optical element of about 60 °. A color separation / combination optical system composed of two color separation / combination means (specifically, a flat plate type dichroic mirror) arranged in a V shape with an included angle β, and further from a light source system to a liquid crystal optical element and a projection optical system. By the way, in the direction of the plane vertical to the horizontal plane, light is obliquely emitted upward (downward) from the light source system, passes through the color separation / combination optical system, and is reflected by the reflective liquid crystal optical element. This is an optical arrangement in which light is emitted upward (downward) and tilted projection is performed. Figure 2
FIG. 7 shows a perspective view of an embodiment of the present invention. In the configuration of FIG. 27, the light source system (the light source 11, the elliptical mirror 12, the concave cone-shaped reflector)
15b), color separation / combination optical system (dichroic mirrors 21, 2
2), light modulation means (reflection type liquid crystal optical elements 31A, 32A, 33A
Are each provided with a liquid crystal polymer composite layer (LCPC) as an electrically controllable light modulation function layer, and a reflection function layer.
31C, 32C, and 33C are built in each).
In addition, a part of the optical path before and after the reflection function layer is enlarged and shown in FIG.
Shown in. Here, the central optical axis 5 and the optical axis AX are shown, and the separated color light travels along the optical axis AX. In these figures, there is a relation of β = α1 + α2 (see FIG. 1). Further, the two dichroic mirrors 21 and 22 are basically two vertical planes with respect to the plane (H P ),
Even if it is slightly inclined, it is possible in practice. In addition, in FIG.
In order to compare the plan view of the example of the present invention with the conventional example shown in FIG. 31, the respective constituent elements are set under substantially the same conditions, and are further schematically shown at substantially the same scale ratio.

【0032】本発明では、光源系と、色分離合成光学系
と、光変調手段と、投射光学系とが設けられた投射型カ
ラー液晶光学装置であって、色分離合成光学系には第1
の色分離合成手段と第2の色分離合成手段とが備えら
れ、光変調手段には、三つの集光手段と、三つの液晶光
学素子と、三つの反射機能層とが設けられ、液晶光学素
子は透明表電極付きの表基板と、裏電極付きの裏基板と
の間にネマチック液晶が固化物マトリクスに分散保持さ
れ、電圧の印加時と非印加時のいずれか一方の時に固化
物マトリクスの屈折率とネマチック液晶との屈折率がほ
ぼ一致せしめられ、透過散乱モードで動作する液晶固化
物複合体層が挟持され、色分離合成光学系には、二つの
色分離合成手段が或る水平面上でなす角度βが40゜〜
70°の範囲に配置され、投射光学系は前記水平面に対
するほぼ垂直面上で、光源系から投射光学系に至る光軸
があおり投射を形成するように配置され、光源から斜め
上方に(下方に)出射された光は、光軸に沿って、色分
離合成光学系と光変調手段とを経由して進行せしめら
れ、第1の色分離合成手段は光軸に対する入射角度α1
が20°〜35゜の範囲に設けられ、また、第2の色分
離合成手段は光軸に対する入射角度α2が20°〜35
゜の範囲に設けられ、光は色分離合成手段によって三つ
の色光に分離せしめられ、各色光に対応した集光手段に
よって集光され、各色光に対応した液晶光学素子によっ
て変調せしめられ、各色光に対応した反射機能層によっ
て入射角度γが1゜〜20゜となるように反射され、各
色光に対応した集光手段によって集光され、色分離合成
光学手段によって色合成され、投射光学系に入射せしめ
られることを特徴とする第1の投射型カラー液晶光学装
置を提供する。
According to the present invention, there is provided a projection type color liquid crystal optical device provided with a light source system, a color separation / combination optical system, a light modulator, and a projection optical system.
Color separation / combination means and second color separation / combination means, and the light modulation means is provided with three condensing means, three liquid crystal optical elements, and three reflective functional layers. The device has a nematic liquid crystal dispersed and held in a solidified matrix between a front substrate with a transparent front electrode and a back substrate with a back electrode, and the solidified matrix of the solidified matrix is applied when voltage is applied or not applied. The refractive index and the nematic liquid crystal are made to substantially coincide with each other, and the liquid crystal solidified composite layer operating in the transmission / scattering mode is sandwiched, and the color separation / combination optical system has two color separation / combination means on a certain horizontal plane. The angle β made by
The projection optical system is arranged in a range of 70 °, and the projection optical system is arranged on a plane substantially perpendicular to the horizontal plane so that the optical axis from the light source system to the projection optical system forms a tilted projection, and obliquely upward from the light source (downward). ) The emitted light is allowed to travel along the optical axis via the color separation / combination optical system and the light modulator, and the first color separation / combination means has an incident angle α1 with respect to the optical axis.
Is provided in a range of 20 ° to 35 °, and the second color separation / combination means has an incident angle α2 with respect to the optical axis of 20 ° to 35 °.
The light is divided into three color lights by the color separating / combining means, is condensed by the condensing means corresponding to each color light, and is modulated by the liquid crystal optical element corresponding to each color light. Is reflected by the reflection function layer corresponding to 1) so that the incident angle γ becomes 1 ° to 20 °, is condensed by the condensing means corresponding to each color light, and is color-combined by the color separation / combination optical means, and is projected to the projection optical system. Provided is a first projection type color liquid crystal optical device which is characterized by being made incident.

【0033】ここでα1とα2とが常に完全に一致する
という必要はない。また、水平面上でなす角度とは二つ
の平板型ダイクロイックミラーを一定の平面上に投影し
た場合、もしくはその平面での断面における角度として
定義する。例えば、図1の平面図に現れる角度βを指
す。
Here, it is not necessary that α1 and α2 always match completely. The angle formed on the horizontal plane is defined as the angle when two flat plate type dichroic mirrors are projected on a certain plane, or the angle in the cross section on that plane. For example, it refers to the angle β appearing in the plan view of FIG. 1.

【0034】また、第1の投射型カラー液晶光学装置に
おいて、入射角度α1と入射角度α2とがほぼ等しくせ
しめられ、かつ、入射角度γが2゜〜10゜の範囲とさ
れたことを特徴とする第2の投射型カラー液晶光学装置
を提供する。また、この第2の投射型カラー液晶光学装
置において、入射角度α1が30°(β=60°)に設
定されることがさらに好ましい。
Further, in the first projection type color liquid crystal optical device, the incident angle α1 and the incident angle α2 are made substantially equal, and the incident angle γ is set in the range of 2 ° to 10 °. A second projection type color liquid crystal optical device is provided. Further, in the second projection type color liquid crystal optical device, it is more preferable that the incident angle α1 is set to 30 ° (β = 60 °).

【0035】また、第1または第2の投射型カラー液晶
光学装置において、集光手段は、三つの液晶光学素子の
前面にそれぞれ付設または近設せしめられてなることを
特徴とする第3の投射型カラー液晶光学装置を提供す
る。
Also, in the first or second projection type color liquid crystal optical device, the third projection is characterized in that the light converging means is attached to or close to the front surfaces of the three liquid crystal optical elements, respectively. A type color liquid crystal optical device is provided.

【0036】また、第1〜第3のいずれか一つの投射型
カラー液晶光学装置において、三つの反射機能層は三つ
の液晶光学素子にそれぞれ設けられてなることを特徴と
する第4の投射型カラー液晶光学装置を提供する。
Further, in the projection type color liquid crystal optical device according to any one of the first to third aspects, a third projection type liquid crystal optical device is provided with three reflective functional layers respectively provided in three liquid crystal optical elements. A color liquid crystal optical device is provided.

【0037】また、第1〜第4のいずれか一つ投射型カ
ラー液晶光学装置において、三つの集光手段は三つの液
晶光学素子と、第1の色分離合成手段または第2の色分
離合成手段のいずれか一つとの間にそれぞれ配置され、
そして、チャージ・トランスファー・プレート(CT
P)が裏基板として用いられ、前記反射機能層はCTP
と液晶固化物複合体層との間に配置されてなることを特
徴とする第5の投射型カラー液晶光学装置を提供する。
ここで、CTPとは基板中に多数の細い導線が密に埋め
込まれた構造体を指す。
In the projection type color liquid crystal optical device according to any one of the first to fourth aspects, the three condensing means are composed of three liquid crystal optical elements and the first color separation / synthesis means or the second color separation / synthesis means. Arranged respectively with any one of the means,
And the charge transfer plate (CT
P) is used as a back substrate, and the reflective functional layer is CTP.
And a liquid crystal solidified composite layer, the fifth projection type color liquid crystal optical device is provided.
Here, CTP refers to a structure in which a large number of thin conductive wires are densely embedded in a substrate.

【0038】また、上記の第1〜第5のいずれか一つの
投射型カラー液晶光学装置において、光源系は楕円鏡と
光源と開口絞りとからなり、楕円鏡の第1焦点近傍に光
源の発光部が配置され、楕円鏡の第2焦点近傍に開口絞
りの開口が位置するように開口絞りが配置され、開口近
傍に錐体状プリズムまたは錐体状反射体が配置されてな
ることを特徴とする第6の投射型カラー液晶光学装置を
提供する。この構成により、光源からコリメーション角
度が例えば、6゜〜10゜の範囲の好ましい光源光を効
率よく得ることができる。
In the projection type color liquid crystal optical device according to any one of the first to fifth aspects, the light source system includes an elliptical mirror, a light source and an aperture stop, and the light source emits light in the vicinity of the first focal point of the elliptic mirror. The aperture stop is disposed so that the aperture of the aperture stop is located near the second focal point of the elliptical mirror, and the conical prism or the conical reflector is disposed near the aperture. A sixth projection type color liquid crystal optical device is provided. With this configuration, it is possible to efficiently obtain a preferable light source light having a collimation angle of 6 ° to 10 ° from the light source.

【0039】また、上記の第1〜第6のいずれか一つの
投射型カラー液晶光学装置において、表基板は透明絶縁
性基板上に透明電極が形成され、裏基板には、複数の行
配線と、複数の列配線と、前記行配線と前記列配線の交
点近傍に能動素子が設けられ、前記行配線、前記列配
線、前記能動素子の一部もしくは全部を覆うように誘電
体多層膜ミラーが形成され、さらに、前記誘電体多層膜
ミラー層上に形成された透明電極が画素表示用の裏電極
として用いられてなることを特徴とする第7の投射型カ
ラー液晶表示装置を提供する。
In the projection type color liquid crystal optical device according to any one of the first to sixth aspects, the front substrate has the transparent electrodes formed on the transparent insulating substrate, and the back substrate has a plurality of row wirings. A plurality of column wirings, active elements are provided in the vicinity of intersections of the row wirings and the column wirings, and a dielectric multilayer mirror is provided so as to cover a part or all of the row wirings, the column wirings, and the active elements. A seventh projection type color liquid crystal display device is provided which is formed and further uses a transparent electrode formed on the dielectric multilayer film mirror layer as a back electrode for pixel display.

【0040】TFT基板のミラー上もしくは上方に配置
された透明(画素)電極という二重電極構造は、単一の
液晶光学素子の場合にも適用が可能である。
The double electrode structure of transparent (pixel) electrodes arranged on or above the mirror of the TFT substrate can be applied to a single liquid crystal optical element.

【0041】また、上記の第1〜第7のいずれか一つ投
射型カラー液晶光学装置において、表基板には透明絶縁
性基板上に透明電極が形成され、裏基板には、複数の行
配線と、複数の列配線と、前記行配線と前記列配線の交
点近傍に画素電極を駆動する能動素子とが設けられ、さ
らに第3の電極が設けられ、前記第3の電極は、前記行
配線、前記列配線、前記能動素子の一部もしくは全部を
覆うか、および/または、隣接する画素電極の間隙をほ
ぼ覆うように配置され、前記第3の電極と表電極との間
の電気的ポテンシャルは液晶固化物複合体層のしきい値
以下か等しくされてなることを特徴とする第8の投射型
カラー液晶表示装置を提供する。
In any one of the first to seventh projection type color liquid crystal optical devices described above, a transparent electrode is formed on a transparent insulating substrate on the front substrate, and a plurality of row wirings are formed on the back substrate. A plurality of column wirings, an active element for driving a pixel electrode in the vicinity of an intersection of the row wirings and the column wirings, a third electrode is further provided, and the third electrode is the row wirings. An electric potential between the third electrode and the front electrode, the electric potential between the third electrode and the front electrode being arranged so as to cover a part or all of the column wiring and the active element and / or substantially cover a gap between adjacent pixel electrodes. Provides an eighth projection type color liquid crystal display device characterized by being equal to or less than the threshold value of the liquid crystal solidified composite layer.

【0042】この構造によって、液晶固化物複合体を備
えた液晶光学素子に特有な、隣接する画素間隙で発生す
る機能上の問題を改善することができる。そして、良好
な開口率と低電圧駆動が液晶固化物複合体層に対する好
ましい電気的効率から得られる。この構造も、通常の単
一の液晶光学素子を用いる種々の応用例に適用すること
ができる。
With this structure, it is possible to solve the functional problem that occurs in the space between adjacent pixels, which is peculiar to the liquid crystal optical element having the liquid crystal solidified composite. Then, good aperture ratio and low voltage driving can be obtained from the preferable electric efficiency for the liquid crystal solidified composite layer. This structure can also be applied to various applications using an ordinary single liquid crystal optical element.

【0043】また、第1〜第8のいずれか一つの投射型
カラー液晶光学装置において、色分離合成手段の少なく
ともいずれか一方は、その光学面上での位置による入射
角度による分光透過特性の差を補償する機能を備えてな
ることを特徴とする第9の投射型カラー液晶表示装置を
提供する。具体的には、ダイクロイックミラー面内での
分光透過特性の差に分布を設けることである。
In the projection type color liquid crystal optical device according to any one of the first to eighth aspects, at least one of the color separating / combining means has a difference in spectral transmission characteristic depending on an incident angle depending on a position on the optical surface. A ninth projection type color liquid crystal display device is provided which is provided with a function of compensating for. Specifically, a distribution is provided for the difference in the spectral transmission characteristics within the surface of the dichroic mirror.

【0044】また、上記の第1〜第9のいずれか一つの
投射型カラー液晶光学装置において、反射機能層に、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が交互に積層された誘電体多
層膜ミラーが用いられてなることを特徴とする第10の
投射型カラー液晶光学装置を提供する。
In the projection type color liquid crystal optical device according to any one of the first to ninth aspects, the reflective functional layer has a relatively high refractive index with respect to the translucent dielectric thin film. Provided is a tenth projection type color liquid crystal optical device, characterized in that a dielectric multi-layer film mirror in which low light-transmitting dielectric thin films are alternately laminated is used.

【0045】また、上記の第1〜第10のいずれか一つ
の投射型カラー液晶光学装置において、表基板の界面
か、透明電極面の表面に微細な凹凸が形成されてなるこ
とを特徴とする第11の投射型カラー液晶光学装置を提
供する。
Further, in the projection type color liquid crystal optical device according to any one of the first to tenth aspects, fine irregularities are formed on the interface of the front substrate or the surface of the transparent electrode surface. An eleventh projection type color liquid crystal optical device is provided.

【0046】また、上記の第1〜第11のいずれか一つ
の投射型カラー液晶光学装置において、反射機能層に、
色分離合成手段の色純度を補償する波長選択反射性が備
えられてなることを特徴とする第12の投射型カラー液
晶光学装置を提供する。また、上記の第1〜第12のい
ずれか一つの投射型カラー液晶光学装置において、集光
手段か、反射機能層か、液晶光学素子のいずれか一つ
に、色分離合成手段の色純度を補償する波長選択吸収性
が備えられてなることを特徴とする第13の投射型カラ
ー液晶光学装置を提供する。
Further, in the projection type color liquid crystal optical device according to any one of the above first to eleventh aspects,
Provided is a twelfth projection type color liquid crystal optical device, which is provided with a wavelength selective reflection property for compensating the color purity of the color separation / synthesis means. Further, in the projection type color liquid crystal optical device according to any one of the first to twelfth aspects, the color purity of the color separation / synthesis unit is set in any one of the light condensing unit, the reflective functional layer, and the liquid crystal optical element. A thirteenth projection-type color liquid crystal optical device having a wavelength-selective absorption property for compensation is provided.

【0047】さらに、本発明の一例を説明すると、光源
系と、色分離合成用の第1と第2の二つのダイクロイッ
クミラーと、三個の液晶光学素子と反射機能層と投射光
学系とが設けられた投射型カラー液晶光学装置であっ
て、光源系から投射光学系に至る光軸が設けられ、ダイ
クロイックミラーが第1の平板型ダイクロイックミラー
と第2の平板型ダイクロイックミラーであり、光軸と第
1の平板型ダイクロイックミラー面の法線とがなす角度
α1が20°〜35゜とされ、光軸と第2の平板型ダイ
クロイックミラー面の法線とがなす角度α2が20°〜
35゜とされ、第1の平板型ダイクロイックミラー面と
第2の平板型ダイクロイックミラー面とが水平面上でな
す角度βが40゜〜70°となるように配置され、液晶
光学素子は電気的に透過散乱状態を制御する機能を備
え、液晶光学素子の裏側に反射機能層が設けられ、三個
の液晶光学素子はいずれも、反射面の光学軸と入射光の
光軸とがなす角度γが1゜〜20゜、好ましくは、2゜
〜10゜となるように配置され、反射面における入射光
は、入射光の光軸と反射光の光軸とによって定まる平面
と、第1の平板型ダイクロイックミラーの法線を含む平
面と平行であり、かつ第2の平板型ダイクロイックミラ
ーの法線を含む平面に平行な平面とがほぼ直交するよう
に配置され、光源から発した光は、第1の平板型ダイク
ロイックミラーおよび/または第2の平板型ダイクロイ
ックミラーの働きにより色分離され三つの色光とされ、
第1の平板型ダイクロイックミラーまたは第2の平板型
ダイクロイックミラーいずれか一方から出射され、各色
光毎に対応せしめられた、集光手段と液晶光学素子(の
変調機能層)と反射機能層によって集光され、変調さ
れ、反射され、再び変調され(すなわち、二回変調機能
層を通過する)、再び集光され、さらに各色光は第1の
平板型ダイクロイックミラーおよび/または第2の平板
型ダイクロイックミラーの働きにより色合成され、投射
レンズを通過して投射される。集光手段が液晶光学素子
の背面に配置された場合には、各色光は一回だけ集光手
段を通過する。さらに、集光手段と反射機能層とが一体
化された集光性反射手段を用いることができる。
Explaining an example of the present invention, a light source system, two first and second dichroic mirrors for color separation / combination, three liquid crystal optical elements, a reflection function layer, and a projection optical system are provided. The projection type color liquid crystal optical device is provided, wherein an optical axis from the light source system to the projection optical system is provided, and the dichroic mirrors are a first flat plate type dichroic mirror and a second flat plate type dichroic mirror. And an angle α1 formed by the normal line of the first flat plate dichroic mirror surface is 20 ° to 35 °, and an angle α2 formed by the optical axis and the normal line of the second flat plate dichroic mirror surface is 20 °
The liquid crystal optical element is electrically arranged at an angle β of 40 ° to 70 °, which is 35 °, and the angle β formed by the first flat plate dichroic mirror surface and the second flat plate dichroic mirror surface on the horizontal plane is 40 ° to 70 °. It has a function of controlling the transmission / scattering state, a reflective function layer is provided on the back side of the liquid crystal optical element, and all three liquid crystal optical elements have an angle γ formed by the optical axis of the reflecting surface and the optical axis of the incident light. Arranged at an angle of 1 ° to 20 °, preferably 2 ° to 10 °, the incident light on the reflecting surface has a plane defined by the optical axis of the incident light and the optical axis of the reflected light, and a first flat plate type. The light emitted from the light source is arranged so that the plane parallel to the plane including the normal line of the dichroic mirror and substantially parallel to the plane including the normal line of the second flat plate type dichroic mirror is orthogonal to the plane. Flat plate dichroic mirror and Or is the three are color separated color light by a second action of the flat plate type dichroic mirror,
The light is emitted from either the first flat plate type dichroic mirror or the second flat plate type dichroic mirror, and is collected by the light collecting means, the liquid crystal optical element (the modulation function layer thereof), and the reflection function layer, which are associated with each color light. Light, modulated, reflected, remodulated (that is, passed through the modulation function layer twice), and condensed again, each color light is further converted into a first flat plate dichroic mirror and / or a second flat plate dichroic. Colors are combined by the function of the mirror and projected through the projection lens. When the condensing means is arranged on the back surface of the liquid crystal optical element, each color light passes through the condensing means only once. Further, it is possible to use a condensing reflecting means in which the condensing means and the reflection function layer are integrated.

【0048】また、上記の第5の投射型カラー液晶光学
装置において、CTPと液晶固化物複合体との間に形成
された反射面は画素に分割された電極を有することを特
徴とする第14の投射型カラー液晶光学装置を提供す
る。
Further, in the fifth projection type color liquid crystal optical device described above, the reflecting surface formed between the CTP and the liquid crystal solidified composite has an electrode divided into pixels. This invention provides a projection type color liquid crystal optical device.

【0049】また、上記の第6の投射型カラー液晶光学
装置において、楕円鏡の第2焦点近傍に配置された開口
の光学的共役像が生成される位置に、第2の開口絞りが
設けられたことを特徴とする第15の投射型カラー液晶
光学装置を提供する。また、この第15の投射型カラー
液晶光学装置において、楕円鏡の第2焦点近傍に配置さ
れた開口絞りと第2の開口絞りの開口の大きさがいずれ
も可変とされたことを特徴とする第16の投射型カラー
液晶光学装置を提供する。さらに、本発明について詳述
を続ける。
In the sixth projection type color liquid crystal optical device, a second aperture stop is provided at a position where an optical conjugate image of the aperture arranged near the second focal point of the elliptic mirror is generated. A fifteenth projection type color liquid crystal optical device is provided. Further, in the fifteenth projection type color liquid crystal optical device, the aperture size of the aperture stop arranged near the second focus of the elliptic mirror and the aperture size of the second aperture stop are both variable. A sixteenth projection type color liquid crystal optical device is provided. Further, the present invention will be described in detail.

【0050】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、好ましくは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。
In the projection type liquid crystal optical device of the present invention, the liquid crystal optical element used is preferably a reflection type liquid crystal optical element in which a liquid crystal solidified composite capable of electrically controlling the scattering state and the transmitting state is sandwiched. To use. Therefore, a polarizing plate is not required, a bright light source can be used, and the light transmittance at the time of transmission can be significantly improved.

【0051】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
りを大幅に向上できる。
In addition, the liquid crystal optical element sandwiching the liquid crystal solidified composite complex can avoid the problems such as the alignment process essential for the reflection type TN type liquid crystal optical element and the destruction of the active element due to static electricity generated at that time. The manufacturing yield of liquid crystal optical elements can be greatly improved.

【0052】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
間短絡やスペーサの移動による能動素子の破壊といった
問題も生じにくい。
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 breakage of active elements due to movement of spacers are unlikely to occur.

【0053】また、この液晶固化物複合体は、比抵抗が
従来のTN液晶の場合と同等であり、DSM液晶のよう
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、従来のTN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。また、液晶固化物複合体では各セル内のカ
プセル化液晶の平均的な粒子径や、それらの形状や(楕
円体形状)、さらに密度などを用いる色光の主波長域に
応じて適合せしめることができる。例えば、RB <RG
<RR のように各液晶光学素子のセルを形成することが
できる。また、基板厚みを色光毎に最適化することがで
きる。
Further, this liquid crystal solidified composite has a specific resistance equivalent to that of the conventional TN liquid crystal, and it is not necessary to provide a large storage capacitance for each pixel electrode unlike the DSM liquid crystal, and each pixel electrode does not need to be provided. It is easy to design the provided active elements, and
The power consumption of the liquid crystal optical element can be kept low. Therefore, it is possible to manufacture the conventional TN liquid crystal optical element only by removing the alignment film forming step from the manufacturing step, which facilitates the production. Further, in the liquid crystal solidified composite, it is possible to adapt the average particle diameter of the encapsulated liquid crystal in each cell, their shape and (ellipsoidal shape), and the density depending on the dominant wavelength range of the colored light used. it can. For example, R B <R G
A cell of each liquid crystal optical element can be formed as <R R. Moreover, the substrate thickness can be optimized for each color light.

【0054】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.

【0055】図1は本発明の投射型液晶光学装置の基本
的構成を示す平面図であり、図2は本発明の投射型液晶
光学装置の基本的構成を示す側面図である。ただし、図
2において二種のダイクロイックミラー21、22 によって
反射分離された光が入射する反射型液晶素子ブロック3
1、32 は省略し、二つのダイクロイックミラーを透過し
た光に対する反射型液晶素子ブロック33およびその光線
を記載した。他の二個の反射型液晶素子31、32 の配置お
よび光線は、ダイクロイックミラー21、22 の反射面に対
して、記載された反射型液晶素子ブロック33の配置およ
び光線の鏡面対称となっている。
FIG. 1 is a plan view showing the basic constitution of the projection type liquid crystal optical device of the present invention, and FIG. 2 is a side view showing the basic constitution of the projection type liquid crystal optical device of the present invention. However, in FIG. 2, the reflection type liquid crystal element block 3 on which the light reflected and separated by the two types of dichroic mirrors 21 and 22 is incident.
Omitting 1 and 32, the reflection type liquid crystal element block 33 for the light transmitted through the two dichroic mirrors and its light rays are described. The arrangement and light rays of the other two reflective liquid crystal elements 31, 32 are mirror image symmetrical with respect to the arrangement of the reflective liquid crystal element block 33 and the light rays described with respect to the reflecting surfaces of the dichroic mirrors 21, 22. .

【0056】図1と図2において、光源系1 はランプ11
と楕円鏡12と開口絞り13を備え、ランプ11から出射した
光は、楕円鏡12で反射した後、開口絞り13近傍に集光さ
れる。ここで、ランプ11は楕円鏡12の第1焦点近傍に、
開口絞り13は楕円鏡12の第2焦点近傍に設置されてい
る。開口絞り13を通過した光は第1の平板型ダイクロイ
ックミラー21によって、ランプ1 の可視光に含まれるB
GRのいずれかの波長帯域の光が反射され他の波長帯域
の光は透過する。
In FIG. 1 and FIG. 2, the light source system 1 is a lamp 11
The ellipsoidal mirror 12 and the aperture stop 13 are provided, and the light emitted from the lamp 11 is reflected by the ellipsoidal mirror 12 and then collected near the aperture stop 13. Here, the lamp 11 is near the first focus of the elliptical mirror 12,
The aperture stop 13 is installed near the second focal point of the elliptical mirror 12. The light passing through the aperture diaphragm 13 is included in the visible light of the lamp 1 by the first flat plate type dichroic mirror 21.
Light in one of the GR wavelength bands is reflected and light in the other wavelength band is transmitted.

【0057】さらに、第1の平板型ダイクロイックミラ
ー21を透過した残りの波長帯域の光は第2の平板型ダイ
クロイックミラー22に入射し、BGRのうちのいずれか
の波長帯域の光が反射され残りの波長帯域の光は透過す
る。このようにして、平板型ダイクロイックミラー21お
よび第2の平板型ダイクロイックミラー22によってBG
Rの三色に分光された光は、各々集光レンズ31B、32B、33
B に入射した後平行光化され、透過散乱型の反射型液晶
光学素子31A、32A、33A に入射する。
Further, the light of the remaining wavelength band transmitted through the first flat plate type dichroic mirror 21 is incident on the second flat plate type dichroic mirror 22, and the light of any wavelength band of BGR is reflected and remains. Light in the wavelength band of is transmitted. In this way, the flat plate type dichroic mirror 21 and the second flat plate type dichroic mirror 22 are used for the BG.
The lights split into the three colors of R are collected lenses 31B, 32B, and 33, respectively.
After being incident on B, it is collimated and enters the transmission / scattering reflective liquid crystal optical elements 31A, 32A, and 33A.

【0058】便宜上、集光レンズ31B、32B、33B と透過散
乱型の反射型液晶光学素子31A、32A、33A 各々の組み合わ
せを反射型液晶光学素子ブロック31、32、33と表現する。
これらの入射光は、反射型液晶光学素子ブロック31、32、
33によってその指向性が光変調され、液晶固化物複合体
層への印加電圧に応じて散乱度が変わる。散乱されなか
った反射光は再びレンズ31B、32B、33B によってその焦点
位置近傍に集光される。
For the sake of convenience, the combination of the condenser lenses 31B, 32B and 33B and the transmissive / scattering reflective liquid crystal optical elements 31A, 32A and 33A will be referred to as reflective liquid crystal optical element blocks 31, 32 and 33.
These incident lights are reflected by the liquid crystal optical element blocks 31, 32,
The directivity is optically modulated by 33, and the degree of scattering changes depending on the voltage applied to the liquid crystal solidified composite layer. The reflected light that has not been scattered is again focused by the lenses 31B, 32B, and 33B in the vicinity of the focal position.

【0059】ここで、BGRの三色に分光された光は第
1および第2の平板型ダイクロイックミラー21、22 によ
って色合成されるとともに、集光レンズ31B、32B、33B に
よって光源光学系の開口絞り形状に対応した共役像が集
光レンズの焦点位置近傍に結像される。この集光された
反射光は、集光レンズ31B、32B、33B の焦点位置近傍に設
置された拡散光を減ずる装置である絞り41を通過し、投
射光学系のレンズ42により図示されていないスクリーン
に投射される。
Here, the lights separated into the three colors of BGR are color-synthesized by the first and second flat plate type dichroic mirrors 21 and 22, and the condenser lenses 31B, 32B and 33B open the aperture of the light source optical system. A conjugate image corresponding to the diaphragm shape is formed near the focal position of the condenser lens. The condensed reflected light passes through a diaphragm 41, which is a device for reducing diffused light, installed near the focal positions of the condenser lenses 31B, 32B, and 33B, and a screen (not shown) is shown by a lens 42 of the projection optical system. Projected on.

【0060】図1と図2では、投射光学系4 が光源系1
の上側にある場合を記載したが、上下関係が逆でもよ
い。投射型表示装置においてあおり投射機構を備えるた
めには、スクリーン投射像の観測者の目の高さが表示装
置より上の場合は図1と図2の上下関係が好ましいが、
観測者の目の高さが表示装置より下の場合は光源系1 が
投射光学系4 の上側にある位置関係が好ましい。
In FIGS. 1 and 2, the projection optical system 4 is the light source system 1
Although the case of being on the upper side of is described, the vertical relationship may be reversed. In order to provide the tilt projection mechanism in the projection type display device, the vertical relationship between FIG. 1 and FIG. 2 is preferable when the observer's eye height of the screen projection image is higher than the display device.
When the eye level of the observer is lower than the display device, it is preferable that the light source system 1 is located above the projection optical system 4.

【0061】一方、反射型液晶光学素子によって散乱さ
れた光は、集光レンズによってその焦点位置近傍には集
光されず、拡散光を減ずる装置である絞りによって遮断
されるため、投射レンズを通過してスクリーン上に投影
されない。
On the other hand, the light scattered by the reflective liquid crystal optical element is not condensed by the condenser lens in the vicinity of its focal position and is blocked by the diaphragm which is a device for reducing diffused light, and therefore passes through the projection lens. And then it is not projected on the screen.

【0062】本発明における光源系1 は、集光鏡12とし
ては楕円鏡(楕円体鏡)が最も好ましいが、放物面鏡、
球面鏡やレンズ等を適当に組み合わせたものでもよい。
また、単純な回転楕円体形状ではなく、反射型液晶光学
素子面内の光量均一化を考慮し、回転軸方向の位置毎に
楕円形状が異なる回転体面を重ね合わせたマルチミラー
構造としてもよい。また、楕円鏡と球面鏡を組み合わせ
集光率を向上させる構成としてもよい。
In the light source system 1 of the present invention, an ellipsoidal mirror (ellipsoidal mirror) is most preferable as the condenser mirror 12, but a parabolic mirror,
It may be a combination of a spherical mirror, a lens and the like.
Further, instead of a simple spheroidal shape, a multi-mirror structure may be adopted in which rotator surfaces having different elliptical shapes are overlapped for each position in the rotation axis direction in consideration of equalizing the light amount in the surface of the reflective liquid crystal optical element. Further, a configuration may be adopted in which an elliptic mirror and a spherical mirror are combined to improve the light collection rate.

【0063】ランプ11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が、発光効
率および寿命の点でメタルハライドランプが好ましい。
また、集光鏡の焦点位置近傍には開口部を有する透過型
の絞りでもよいし、開口部に対応した反射面を有する反
射鏡を用いた絞りでもよい。一般にランプの発光部分は
不均一な発光分布を持ち、またランプ管壁の陰の影響等
により、出射光の配光分布は不均一となりやすい。
The lamp 11 may be a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp or the like, but a metal halide lamp is preferable in terms of luminous efficiency and life.
Further, a transmissive diaphragm having an opening near the focal position of the condenser mirror may be used, or a diaphragm using a reflecting mirror having a reflecting surface corresponding to the opening may be used. Generally, the light emitting portion of the lamp has a non-uniform light emission distribution, and due to the influence of the shadow of the lamp tube wall, the light distribution distribution of the emitted light tends to be non-uniform.

【0064】特に、楕円鏡を集光鏡として用いた場合、
光軸に対して10°以下の角度領域の出射光が少ないた
め、反射型液晶光学素子面内の中心部に光量の少ない陰
が生じやすい。このような光量不均一の問題を改善し、
集光効率を向上するため、集光鏡の焦点位置近傍に、開
口絞りと凹型もしくは凸型の錐体状プリズム、または開
口部に対応した反射面を有する反射鏡を用いた絞りの代
わりに凹型もしくは凸型の錐体状反射体を設置すること
が有効である。図1〜図2では、錐体状プリズム14を用
いた場合の光源系が記載されている。
In particular, when an elliptic mirror is used as a condenser mirror,
Since a small amount of light is emitted in the angle region of 10 ° or less with respect to the optical axis, a shade having a small amount of light is likely to occur in the central portion within the surface of the reflective liquid crystal optical element. To improve the problem of uneven light intensity,
In order to improve the light collection efficiency, a concave type instead of an aperture stop and a concave or convex cone-shaped prism near the focal position of the focusing mirror, or a stop using a reflecting mirror with a reflecting surface corresponding to the opening Alternatively, it is effective to install a convex cone-shaped reflector. 1 and 2 show a light source system in which the conical prism 14 is used.

【0065】図3に錐体状プリズム14を用いた場合の光
源系の構成例を、図4に錐体状反射体15a (凸型)を用
いた光源系の構成例を示す。錐体状プリズム14を用いる
場合は、光出射面の頂角θa1が90°〜175°である
凸面錐体状プリズム、または頂角θa2が185°〜27
0°である凹面錐体状プリズムが好ましい。錐体状プリ
ズムの頂角を光軸上に置き、図3のように、光軸対象の
配置とする。θa1とθa2とは補角の関係にあり、凹凸面
との関係で光学的に同様な作用を果たし得る。なお、凹
面錐体状プリズムについては図示を省略している。
FIG. 3 shows a structural example of a light source system using the conical prism 14, and FIG. 4 shows a structural example of a light source system using the conical reflector 15a (convex type). When the cone-shaped prism 14 is used, the convex cone-shaped prism having the apex angle θa1 of the light emitting surface of 90 ° to 175 ° or the apex angle θa2 of 185 ° to 27.
A concave cone prism with a 0 ° is preferred. The apex angle of the conical prism is placed on the optical axis, and the arrangement is made symmetrical with respect to the optical axis as shown in FIG. θa1 and θa2 have a complementary relationship, and can optically perform the same function in relation to the uneven surface. The illustration of the concave-cone prism is omitted.

【0066】また、錐体状反射体15a を用いる場合は、
反射面の頂角θb1が150°〜177°である凸面錐体
状、または頂角θb2が183°〜210°である凹面錐
体状反射体が好ましい。錐体状反射体の頂角を光軸近傍
に置き、図4のように、その対称軸が入射光の光軸と4
5゜以下の傾斜角をつけて配置する。θb1とθb2とは補
角の関係にあり、凹凸面との関係で光学的に同様な作用
を果たし得る。
When the cone-shaped reflector 15a is used,
A convex cone-shaped reflector having an apex angle θb1 of 150 ° to 177 ° or a concave cone-shaped reflector having an apex angle θb2 of 183 ° to 210 ° is preferable. The apex angle of the cone-shaped reflector is placed in the vicinity of the optical axis, and its symmetry axis is set to the optical axis of the incident light and is 4
Place with an inclination of 5 ° or less. θb1 and θb2 have a complementary angle relationship, and can optically perform the same function in relation to the uneven surface.

【0067】透過型光学素子である錐体状プリズムの場
合、表面には反射防止膜や熱線カットフィルタが形成さ
れていることが好ましい。また、錐体状反射体の場合、
反射面としてアルミニウム等の金属ミラーまたは誘電体
多層膜ミラーが形成されている。誘電体多層膜ミラーが
用いられる場合、熱線を透過するコールドミラーである
ことが好ましい。
In the case of a conical prism which is a transmission type optical element, it is preferable that an antireflection film or a heat ray cut filter is formed on the surface. In the case of a cone-shaped reflector,
A metal mirror made of aluminum or the like or a dielectric multilayer film mirror is formed as a reflecting surface. When a dielectric multilayer film mirror is used, it is preferably a cold mirror that transmits heat rays.

【0068】上述した錐体状プリズムまたは錐体状反射
体の他に、拡散板やレンズアレイを光源光学系の開口絞
り付近に配置して、配光分布を均一化してもよい。さら
に、この光源光学系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。
In addition to the above-mentioned cone-shaped prism or cone-shaped reflector, a diffusion plate or a lens array may be arranged near the aperture stop of the light source optical system to make the light distribution uniform. Further, a cooling system may be added to the light source optical system, or an infrared cut filter, an ultraviolet cut filter, or the like may be combined.

【0069】また、上述した錐体状プリズムまたは錐体
状反射体は、集光鏡として楕円鏡のみを用いた場合に限
定されず、集光率を向上させる構成である楕円鏡と球面
鏡を組み合わせた構成の場合にも有効である。
Further, the above-mentioned cone-shaped prism or cone-shaped reflector is not limited to the case where only an elliptic mirror is used as a condensing mirror, and a combination of an elliptic mirror and a spherical mirror having a structure for improving the condensing rate is combined. It is also effective in the case of a different configuration.

【0070】その具体的な構成を、錐体状プリズムを用
いた場合について図25に示す。図3と異なり、楕円鏡
12a の深さをランプの発光部が配置された第1焦点距離
と同程度とし、楕円鏡12a の第1焦点近傍を曲率中心と
する球面鏡12b を楕円鏡の第2焦点側に反射面が位置す
るように配置する。楕円鏡12a の第1焦点近傍において
球面鏡12b は楕円鏡12a を覆い、楕円鏡12a の第1焦点
と第2焦点と間に光出射用の開口部を有するような球面
鏡12b の形状とする。
FIG. 25 shows the specific structure of the case where a conical prism is used. Unlike Fig. 3, elliptical mirror
The depth of 12a is set to be approximately the same as the first focal length where the light emitting part of the lamp is arranged, and the spherical mirror 12b whose center of curvature is near the first focal point of the elliptical mirror 12a is located on the second focal point side of the elliptic mirror. Arrange to do. The spherical mirror 12b covers the elliptic mirror 12a in the vicinity of the first focal point of the elliptic mirror 12a, and has a shape of the spherical mirror 12b having an opening for emitting light between the first focal point and the second focal point of the elliptic mirror 12a.

【0071】このような組み合わせにより、楕円鏡のみ
を集光鏡とした場合に比べ、光源系から反射型液晶光学
素子ブロックへと出射される光束密度がよりいっそう向
上するため、光利用効率が増加する。
With such a combination, the luminous flux density emitted from the light source system to the reflection type liquid crystal optical element block is further improved as compared with the case where only the elliptic mirror is used as the converging mirror, so that the light utilization efficiency is increased. To do.

【0072】次に、色分離合成光学系について説明す
る。誘電体多層膜による光干渉作用を利用したダイクロ
イックミラーにおいて、その反射率および透過率の分光
特性は、光入射角が0°(垂直入射)から増加し斜入射
になるほど、S偏光とP偏光の分光特性の相違が増大す
る。特に、入射角45°で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配置された図18と図19、
および図20と図21に示す従来の投射型液晶光学装置
の場合、その相違が顕著であった。
Next, the color separation / synthesis optical system will be described. In the dichroic mirror that uses the optical interference effect of the dielectric multilayer film, the spectral characteristics of the reflectance and the transmittance of the dichroic mirror are those of S-polarized light and P-polarized light as the light incident angle increases from 0 ° (normal incidence) to oblique incidence. The difference in spectral characteristics increases. 18 and 19 in which a dichroic mirror or a dichroic prism is arranged at an incident angle of 45 °.
In the case of the conventional projection type liquid crystal optical device shown in FIGS. 20 and 21, the difference is remarkable.

【0073】偏光板を用いて片方の直線偏光しか利用し
ないTN液晶光学素子の場合は問題とならないが、両方
の偏光を投射光として利用する本発明の透過散乱型の液
晶光学素子を備える投射型光学装置においては、このよ
うなダイクロイックミラーの分光特性の偏光依存性は、
ダイクロイックミラーの色分離合成における分光作用の
劣化、すなわちBGRの色純度の低下につながり問題と
なっていた。
There is no problem in the case of a TN liquid crystal optical element which uses only one linearly polarized light by using a polarizing plate, but a projection type liquid crystal optical element of the present invention which uses both polarized lights as projection light is used. In an optical device, the polarization dependence of the spectral characteristics of such a dichroic mirror is
This is a problem because it causes deterioration of the spectral action in the color separation and synthesis of the dichroic mirror, that is, the color purity of BGR is reduced.

【0074】本発明の色分離合成系の第1の平板型ダイ
クロイックミラーと第2の平板型ダイクロイックミラー
は、光学系における光軸とダイクロイックミラー面の垂
線とのそれぞれなす角度α1とα2が20°から35゜
となるように各々ダイクロイックミラーを交差させるこ
となく順次配置されている。したがって、従来の45°
入射のダイクロイックミラーに比べて、S偏光とP偏光
の分光特性の相違が低減され、鋭い色分離作用が得ら
れ、その結果BGRの各色光の色純度が向上する。
In the first flat plate type dichroic mirror and the second flat plate type dichroic mirror of the color separation / combination system of the present invention, the angles α1 and α2 formed by the optical axis of the optical system and the perpendicular to the surface of the dichroic mirror are 20 °. The dichroic mirrors are sequentially arranged at an angle of 35 ° from each other without intersecting each other. Therefore, the conventional 45 °
Compared with the incident dichroic mirror, the difference in the spectral characteristics between the S-polarized light and the P-polarized light is reduced, a sharp color separation action is obtained, and as a result, the color purity of each color light of BGR is improved.

【0075】特に、本発明のような構成では、ダイクロ
イックミラーへの入射光が発散もしくは収束光であり、
ダイクロイックミラーの面内位置によって入射角が異な
る。したがって、光学系における光軸とダイクロイック
ミラー面の垂線とのなす角度に対して、ダイクロイック
ミラー面の周辺ではさらに大きな角度となり、分光特性
の偏光依存性が顕著となる。
In particular, in the structure of the present invention, the incident light on the dichroic mirror is divergent or convergent light,
The incident angle varies depending on the in-plane position of the dichroic mirror. Therefore, the angle formed by the optical axis of the optical system and the perpendicular to the surface of the dichroic mirror becomes larger around the dichroic mirror surface, and the polarization dependence of the spectral characteristics becomes remarkable.

【0076】したがって、ダイクロイックミラーへの入
射光が発散もしくは収束光である場合、入射角αが45
°の従来構成では投射光のスクリーン上における色分布
が顕著となり、表示画像の色再現性の要求仕様が厳しい
投射型表示装置等には適さないが、本発明の構成であれ
ば改善される。
Therefore, when the incident light on the dichroic mirror is divergent or convergent, the incident angle α is 45.
In the conventional configuration of °, the color distribution of the projected light on the screen becomes remarkable, which is not suitable for a projection type display device or the like in which the required specifications of the color reproducibility of the displayed image are strict, but the configuration of the present invention can be improved.

【0077】さらに、図1と図2に示すような本発明の
配置とすることにより、光学系における光軸とダイクロ
イックミラー面の垂線とのなす角度αが45°の場合に
比べ各光線のダイクロイックミラーへの入射角の平均値
が小さな値となり、ダイクロイックミラーの有効面積が
小さくできるとともに、ダイクロイックミラー内を通過
する光路長が短縮され、さらにダイクロイックミラーの
厚みに対応した光軸ずれが低減されるといった長所があ
る。
Further, by adopting the arrangement of the present invention as shown in FIGS. 1 and 2, the dichroic of each light beam is different from the case where the angle α formed by the optical axis of the optical system and the perpendicular of the dichroic mirror surface is 45 °. The average value of the incident angle to the mirror becomes small, the effective area of the dichroic mirror can be reduced, the optical path length passing through the dichroic mirror is shortened, and the optical axis shift corresponding to the thickness of the dichroic mirror is reduced. There are advantages such as.

【0078】また、各々ダイクロイックミラー21、22 を
交差させることなく順次配置されているため、交差型ダ
イクロイックミラーにおいて問題となった交差部分の陰
がスクリーン上に投射されるといった問題が生じない。
Further, since the dichroic mirrors 21 and 22 are sequentially arranged without intersecting each other, there is no problem that the shadow of the intersecting portion which is a problem in the intersecting dichroic mirror is projected on the screen.

【0079】また、第1のダイクロイックミラー21のミ
ラー面と第2のダイクロイックミラー22のミラー面との
なす角度βが40゜〜70°の範囲となるように配置す
ることによって、平行(β=0°)に配置した場合に比
べ光路長を短くできるため、投射型光学装置全体の容積
が小型化できるとともに、光路の途中で散逸してしまう
光が減るため、光利用効率の向上につながる。
By arranging so that the angle β formed by the mirror surface of the first dichroic mirror 21 and the mirror surface of the second dichroic mirror 22 is in the range of 40 ° to 70 °, parallel (β = Since the optical path length can be shortened as compared with the case of arranging the optical path at 0 °), the volume of the entire projection-type optical device can be reduced, and the amount of light scattered in the middle of the optical path can be reduced, leading to improvement in light utilization efficiency.

【0080】また、反射型液晶素子の反射面における入
射光の光軸と反射光の光軸によって定まる平面と、第1
および第2のダイクロイックミラーの法線によって定ま
る平面(二つのダイクロイックミラー面それぞれの法平
面に、ともに平行になる平面)とが、ほぼ直交するよう
に配置されている。
The plane defined by the optical axis of the incident light and the optical axis of the reflected light on the reflective surface of the reflective liquid crystal element,
And a plane defined by the normal line of the second dichroic mirror (planes that are parallel to the normal planes of the two dichroic mirror surfaces) are arranged substantially orthogonal to each other.

【0081】これは、二つの平面が平行になるように配
置した場合に比べ、このような配置にすることにより各
光線のダイクロイックミラーへの入射角の平均値が小さ
な値となり、ダイクロイックミラーの有効面積を小さく
できるとともに、斜め入射に伴うダイクロイックミラー
の色分離合成の分光特性の劣化が少ないといった長所が
あるためである。
This is because, compared to the case where two planes are arranged so as to be parallel to each other, such an arrangement makes the average value of the incident angle of each light ray on the dichroic mirror small, and the dichroic mirror is effective. This is because the area can be reduced, and the spectral characteristics of the color separation / synthesis of the dichroic mirror due to oblique incidence are less deteriorated.

【0082】本発明の投射型光学装置においては、図1
と図2に示すように、ダイクロイックミラー面内位置で
入射角が異なり、入射角の相違に伴うダイクロイックミ
ラーの分光特性の相違が生じる。このため、通常の面内
で均一な分光特性のダイクロイックミラーを用いた場
合、スクリーン投射光の面内色分布が不均一となってし
まった。
In the projection type optical device according to the present invention, as shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the incident angle differs in the in-plane position of the dichroic mirror, and the difference in the spectral characteristic of the dichroic mirror occurs due to the difference in the incident angle. Therefore, when a dichroic mirror having a uniform spectral characteristic in a normal plane is used, the in-plane color distribution of screen projection light becomes non-uniform.

【0083】このような問題点を改善するため、第1お
よび第2の平板型ダイクロイックミラー21、22 は、その
面内位置の光入射角の相違に対応した分光透過率の相違
を低減するように、ダイクロイックミラー面内の分光透
過率が面内位置で異なるような分布を有するように誘電
体多層膜の膜厚が調整されている。
In order to improve such a problem, the first and second flat plate type dichroic mirrors 21 and 22 are designed to reduce the difference in the spectral transmittance corresponding to the difference in the light incident angle at the in-plane position. In addition, the film thickness of the dielectric multilayer film is adjusted so that the spectral transmittance in the plane of the dichroic mirror has a distribution that varies depending on the in-plane position.

【0084】本発明の投射型液晶光学装置の場合、ダイ
クロイックミラー21、22 への光入射角の相違は、二つの
ダイクロイックミラーの法線によって定まる平面とダイ
クロイックミラー面との交線によって定まる方向に顕著
であるため、この方向に分布をつければよい。
In the case of the projection type liquid crystal optical device of the present invention, the difference in the incident angle of light to the dichroic mirrors 21 and 22 is in the direction determined by the line of intersection between the plane defined by the normal line of the two dichroic mirrors and the dichroic mirror surface. Since it is remarkable, a distribution may be provided in this direction.

【0085】このような誘電体多層膜の膜厚分布形成技
術は、真空蒸着法の膜厚補正板の形状を変えること等に
より通常行われている手法であり、このことに伴う生産
性の悪化はあまり見られない。
The film thickness distribution forming technique for such a dielectric multilayer film is a technique which is usually performed by changing the shape of the film thickness correction plate in the vacuum evaporation method, and the productivity is deteriorated due to this. Is rarely seen.

【0086】本発明の投射型カラー液晶光学装置を示す
図1と図2では、赤色波長光Rが第1の平板型ダイクロ
イックミラー21で反射され、次に青色波長光Bが第2の
平板型ダイクロイックミラー22で反射され、緑色波長光
Gが透過する構成としている。ダイクロイックミラーの
分光特性は、R反射あるいはB反射のようなエッジ型フ
ィルタの方がG反射のようなノッチ型フィルタに比べ設
計自由度が高く、色純度が向上しやすいため、このよう
な構成仕様とした。
1 and 2 showing the projection type color liquid crystal optical device of the present invention, the red wavelength light R is reflected by the first flat plate type dichroic mirror 21, and the blue wavelength light B is then reflected by the second flat plate type. The dichroic mirror 22 reflects and the green wavelength light G is transmitted. Regarding the spectral characteristics of the dichroic mirror, an edge type filter such as R reflection or B reflection has a higher degree of freedom in design than a notch type filter such as G reflection, and it is easy to improve color purity. And

【0087】反射型表示素子を用いた投射型表示装置に
おいては、二種の分光特性を有するダイクロイックミラ
ー面が通常用いられ、同一種類のダイクロイックミラー
面が色分離用と色合成用として作用する。透過型表示素
子を用いた投射型表示装置においては通常色分離系に二
種、色合成系に二種の合計四種が必要となるが、本発明
の場合、二種二枚のダイクロイックミラーで色分離合成
が可能となる。
In a projection type display device using a reflection type display element, dichroic mirror surfaces having two kinds of spectral characteristics are usually used, and the same type of dichroic mirror surfaces act for color separation and color combination. In a projection type display device using a transmissive display element, two kinds are usually required for a color separation system and two kinds for a color synthesis system, but in the case of the present invention, two kinds of dichroic mirrors are used. Color separation and composition are possible.

【0088】交差型ダイクロイックミラーやダイクロイ
ックプリズムの場合、本発明の色分離合成系の構成に比
べて部品点数が増加するとともに各部品を精度良く接合
する必要がある。また、プリズムの作製には光学ガラス
を精密加工・研磨する必要があり生産性の面で劣る。こ
れに反して、本発明のダイクロイックミラーは従来の平
板型ダイクロイックミラーと同じ部材を用いているた
め、良好な品質と数量が容易に入手し得る。
In the case of the cross type dichroic mirror or dichroic prism, the number of parts is increased as compared with the structure of the color separation / synthesis system of the present invention, and it is necessary to join each part with high accuracy. Further, in order to manufacture the prism, it is necessary to precisely process and polish the optical glass, which is inferior in productivity. On the contrary, since the dichroic mirror of the present invention uses the same members as the conventional flat plate type dichroic mirror, good quality and quantity can be easily obtained.

【0089】また、同一のダイクロイックミラー面を色
分離時と色合成時に二回用いる場合、最終的な分光透過
(反射)特性は一回の場合をほぼ二乗したものに相当す
る。したがって、一回透過の場合に比べて色純度を向上
させることができる。しかし、一回透過の場合の色分離
波長における分光特性のシャープネスが低い場合、透過
波長域と反射波長域の中間波長域の光が削除され投射光
として利用されないこととなる。したがって、従来の4
5°入射ダイクロイックミラーのような色分離波長にお
ける分光特性のシャープネスが低い場合、色純度の低下
とともに投射光量も低下してしまう。
When the same dichroic mirror surface is used twice for color separation and color combination, the final spectral transmission (reflection) characteristic is equivalent to almost one squared case. Therefore, the color purity can be improved as compared with the case of single transmission. However, when the sharpness of the spectral characteristic at the color separation wavelength in the case of single transmission is low, light in the intermediate wavelength range between the transmission wavelength range and the reflection wavelength range is deleted and is not used as projection light. Therefore, the conventional 4
When the sharpness of the spectral characteristic at the color separation wavelength is low as in the case of a 5 ° incident dichroic mirror, the amount of projection light also decreases as the color purity decreases.

【0090】本発明の投射型表示装置の場合、図1にお
いて、平板型ダイクロイックミラー21および22への入射
光の入射角が20°〜35°と45°に比べ小さな値で
あるため、ランダム偏光光に対しても色分離および色合
成に対する高いシャープネスが維持される。その結果、
透過波長域と反射波長域の中間波長域の光の損失も低く
抑えられ、高い色純度が得られるとともに投射光量の増
大が達成される。そして、本発明の投射型表示装置を用
いれば、二種二枚のダイクロイックミラーのみで構成さ
れる色分離合成系でCRTと同程度以上の投射光色純度
が可能となる。
In the case of the projection type display device of the present invention, in FIG. 1, since the incident angles of the incident light on the flat plate type dichroic mirrors 21 and 22 are 20 ° to 35 °, which are smaller than 45 °, the random polarization is reduced. High sharpness for color separation and color synthesis is maintained even for light. as a result,
The loss of light in the intermediate wavelength range between the transmission wavelength range and the reflection wavelength range is also suppressed to a low level, high color purity is obtained, and the amount of projected light is increased. When the projection type display device of the present invention is used, a color separation / synthesis system composed of only two dichroic mirrors of two types can achieve a color purity of projection light equal to or higher than that of a CRT.

【0091】本発明において拡散光を減ずる装置は、投
射光学系と組み合わせて、投射光学系の投射レンズの前
後または投射レンズを構成する複数のレンズの間に配置
すればよい。この拡散光を減ずる装置は、図1〜図2に
示すように、前述の光源系の開口絞り13の形状の共役像
に対応した第2の開口絞り41でもよいし、対応した有効
面を有する反射板であってもよい。
In the present invention, the device for reducing diffused light may be arranged in front of or behind the projection lens of the projection optical system or between a plurality of lenses constituting the projection lens in combination with the projection optical system. As shown in FIGS. 1 and 2, the device for reducing the diffused light may be the second aperture stop 41 corresponding to the conjugate image of the shape of the aperture stop 13 of the light source system described above, or has a corresponding effective surface. It may be a reflector.

【0092】また、この第2の開口絞りは投射レンズと
別個に設置されていてもよいし、カメラレンズの様に一
体化してもよい。光路長の短縮および小型化の点で、光
源光学系の開口絞りの形状に対応した共役像が投射レン
ズの瞳位置に結像され、その位置に第2の開口絞りを設
置し、投射光学系と拡散光除去系を一体化した構成が好
ましい。また、特別なアパーチャー等を用いなくとも、
投射用レンズの口径を拡散光が除去されるように選択し
てもよい。
The second aperture stop may be installed separately from the projection lens or may be integrated like a camera lens. In terms of shortening the optical path length and downsizing, a conjugate image corresponding to the shape of the aperture stop of the light source optical system is imaged at the pupil position of the projection lens, and the second aperture stop is installed at that position. It is preferable that the and the diffused light removing system are integrated. Also, without using a special aperture,
The diameter of the projection lens may be selected to eliminate diffused light.

【0093】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。
As the projection optical system, a conventional projection optical system including a lens or the like is used, but the projection optical system is used in combination with a device for reducing diffused light. The device that reduces this diffused light is the light that has traveled straight through and reflected from the incident light of the light that has passed through the liquid crystal optical element (the pixel portion is transmitted through the transmissive portion and is reflected by the reflective film on the back side). It does not matter as long as it takes out (light coming in) and reduces the light reflected without going straight (light scattered in the part where the liquid crystal solidified substance complex is in a scattering state).

【0094】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。投射光の視認性を向上させるた
め、周囲の明るさに応じて投射光量およびコントラスト
比が調整可能となるよう、光源光学系の開口絞り13と散
乱光除去系である投射レンズ付近に配置された第2の開
口絞り41を開口部面積が可変となるように各々が連動し
て可変できる機構が好ましい。
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. In order to improve the visibility of the projected light, it was placed near the aperture stop 13 of the light source optical system and the projection lens that is the scattered light removal system so that the amount of projected light and the contrast ratio can be adjusted according to the surrounding brightness. It is preferable to use a mechanism in which the second aperture diaphragm 41 can be interlocked with each other so that the aperture area can be varied.

【0095】従来例である図18〜図21および図31
に示された投射型表示装置において、投射レンズと集光
レンズで反射型液晶表示素子の画像をスクリーン上に結
像していて、液晶表示素子および色分離合成系と集光レ
ンズおよび投射レンズとが分離した構成となっている。
18 to 21 and 31 which are conventional examples.
In the projection type display device shown in Fig. 1, the image of the reflection type liquid crystal display element is formed on the screen by the projection lens and the condenser lens, and the liquid crystal display element and the color separation / synthesis system, the condenser lens and the projection lens are formed. Are separated.

【0096】一方、図1に示された本発明の光学系で
は、従来例における単一集光レンズ130、230 に代わっ
て、液晶表示素子毎に三個の集光レンズ31B、32B、33B に
分割されて用いられている。その結果、集光レンズと投
射レンズの間に色分離合成系が配置され、集光レンズと
液晶表示素子の間に色分離合成系が配置されている従来
例に比べて著しい小型化が可能となる。さらに、光源系
から集光レンズに入射した光の内液晶表示素子へ到達す
るまでに散逸してしまう光がほとんどなく、光路途中で
の迷光の発生も少ないため、明るく高コントラストな投
射像が得られる。
On the other hand, in the optical system of the present invention shown in FIG. 1, three condensing lenses 31B, 32B and 33B are provided for each liquid crystal display element instead of the single condensing lenses 130 and 230 in the conventional example. It is divided and used. As a result, it is possible to make the size significantly smaller than the conventional example in which the color separation / synthesis system is arranged between the condenser lens and the projection lens, and the color separation / synthesis system is arranged between the condenser lens and the liquid crystal display element. Become. In addition, almost no light that enters the condenser lens from the light source system is dissipated by the time it reaches the liquid crystal display element, and stray light is less likely to occur along the optical path, resulting in a bright, high-contrast projected image. To be

【0097】次に、本発明での反射型液晶光学素子の種
々の構成例を図5〜12に示す。反射型液晶光学素子の
反射機能層337、339 は、アルミニウムや銀やクロム等の
金属反射膜でもよいし、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
交互に積層してなる誘電体多層膜反射面でもよい。
Next, various structural examples of the reflective liquid crystal optical element according to the present invention are shown in FIGS. The reflective function layers 337 and 339 of the reflective liquid crystal optical element may be metal reflective films of aluminum, silver, chrome, etc., or a transparent dielectric thin film having a relatively high refractive index and a transparent film having a relatively low refractive index. It may be a dielectric multilayer film reflecting surface formed by alternately stacking optical dielectric thin films.

【0098】低屈折率透光性誘電体薄膜としては、Si
2 、MgF2 、Na3 AlF6 等があり、高屈折率透
光性誘電体薄膜としてはTiO2 、ZrO2 、Ta2
5 、ZnS、ZnSe、ZnTe、Si、Ge、Y2
3 、Al23 等が用いられ、金属反射膜に比べ、誘電
体多層膜ミラーはその材料、層数または膜厚を変えるこ
とにより分光反射特性を調整できる自由度があり、層数
を増やすことによりほぼ100%に近い高反射率を達成
できるといった特徴がある。
As the low refractive index transparent dielectric thin film, Si is used.
There are O 2 , MgF 2 , Na 3 AlF 6, etc., and as the high refractive index transparent dielectric thin film, TiO 2 , ZrO 2 , Ta 2 O are used.
5 , ZnS, ZnSe, ZnTe, Si, Ge, Y 2 O
3 and Al 2 O 3 etc. are used, the dielectric multilayer mirror has the flexibility to adjust the spectral reflection characteristics by changing the material, the number of layers or the film thickness, compared with the metal reflective film, and the number of layers is increased. Therefore, there is a feature that a high reflectance close to 100% can be achieved.

【0099】図5のように、裏電極基板333 と液晶固化
物複合体332 との間に反射機能層339 が設けられていて
もよい。この場合、金属膜を用いれば裏電極と反射機能
層を兼用できるが、誘電体多層膜ミラーの場合は透明電
極膜を多層膜の構成要素とする必要がある。また、図6
のように、反射機能層337 が透過型液晶光学素子の裏電
極基板333 の透明な裏電極336 が形成されていない側に
形成されていてもよいし、図7のように、反射機能層33
7 が形成された基板338 を裏電極基板333 の背後に設置
してもよい。
As shown in FIG. 5, a reflective function layer 339 may be provided between the back electrode substrate 333 and the liquid crystal solidified composite 332. In this case, if a metal film is used, the back electrode and the reflection function layer can be used in common, but in the case of the dielectric multilayer mirror, the transparent electrode film needs to be a constituent element of the multilayer film. In addition, FIG.
As shown in FIG. 7, the reflection function layer 337 may be formed on the side of the back electrode substrate 333 of the transmissive liquid crystal optical element where the transparent back electrode 336 is not formed.
The substrate 338 on which 7 is formed may be installed behind the back electrode substrate 333.

【0100】反射型液晶光学素子が裏電極基板333 の板
厚に比べて充分に小さな画素から構成されている表示素
子の場合、二重像の生成に伴う投射像の解像度劣化をな
くすため、裏電極基板333 と液晶固化物複合体332 との
間に反射機能層を形成する図5の構成が好ましい。
In the case of a display element in which the reflective liquid crystal optical element is composed of pixels which are sufficiently smaller than the thickness of the back electrode substrate 333, in order to prevent the deterioration of the resolution of the projected image due to the formation of double images, The configuration of FIG. 5 in which a reflective function layer is formed between the electrode substrate 333 and the liquid crystal solidified composite 332 is preferable.

【0101】この図5の構成では、裏電極基板333 は透
光性材料である必要性はないため、ガラスやプラスチッ
ク以外に、基板上に半導体回路の集積化が可能なSi、
Geや、発光素子の形成が可能なGaAs等の半導体基
板、あるいはセラミクスのような焼結体が用いられても
よい。
In the structure of FIG. 5, since the back electrode substrate 333 does not need to be a light-transmitting material, Si, which can be integrated with a semiconductor circuit on the substrate, other than glass or plastic,
A semiconductor substrate such as Ge or GaAs capable of forming a light emitting element, or a sintered body such as ceramics may be used.

【0102】また、図5の構成では、反射機能層339 は
裏電極の機能も有することが必要である。反射機能層が
アルミニウムや銀やクロム等の金属電極反射膜の場合、
裏電極も兼ねて反射面となるが、表面が軟かいためギャ
ップ制御用のスペーサ等によってキズが生じやすく反射
率低下の原因となりやすい。
Further, in the structure of FIG. 5, it is necessary that the reflection function layer 339 also has the function of the back electrode. When the reflective function layer is a metal electrode reflective film of aluminum, silver, chrome, etc.,
Although it also serves as a back electrode and also serves as a reflecting surface, the soft surface thereof is likely to cause scratches due to a gap control spacer or the like, which may cause a decrease in reflectance.

【0103】一方、誘電体多層膜とIn23 −SnO
2 (ITO)、SnO2 等の透明電極との組み合わせに
よる反射膜が裏電極基板と液晶固化物複合体との間に形
成された場合、平坦性および耐久性が金属膜に比べ優れ
ているとともに、ダイクロイックミラーと同様に波長選
択反射性を有するため各色光の色純度を向上できるとい
った作用がある。
On the other hand, the dielectric multilayer film and In 2 O 3 --SnO
When a reflective film formed by combination with a transparent electrode such as 2 (ITO) or SnO 2 is formed between the back electrode substrate and the liquid crystal solidified composite, the flatness and durability are superior to those of the metal film. As with the dichroic mirror, since it has wavelength selective reflectivity, it has the effect of improving the color purity of each color light.

【0104】特に、演色性の高い白色ランプを用い、前
述の第1の平板型ダイクロイックミラーおよび第2のダ
イクロイックミラーの二つを用いてRGB三色に色分離
合成する場合、570nm〜590nm波長帯域の光が
緑または赤の波長帯に混入すると著しく色純度を劣化さ
せることが知られている。
In particular, when a white lamp having a high color rendering property is used and the above-mentioned first flat plate type dichroic mirror and the second dichroic mirror are used to perform color separation and synthesis into RGB three colors, a wavelength band of 570 nm to 590 nm is obtained. It is known that the above-mentioned light significantly deteriorates the color purity when mixed in the green or red wavelength band.

【0105】このような不要な波長帯域光は二つのダイ
クロイックミラーでは原理的に分離できないが、この波
長域の光を透過する分光特性を有する誘電体多層膜が形
成された反射型液晶光学素子を用いることにより緑また
は赤の色純度の劣化は改善できるため有効である。他の
対策として、光吸収型フィルタを用いてもよい。例え
ば、R色光中に混入した570nm〜590nm波長域
の光を排除するために、590nm以下の波長光を吸収
する色ガラスフィルタをR色光用の液晶光学素子とダイ
クロイックミラーとの間に配置すればよい。
Although such unnecessary wavelength band light cannot be separated in principle by the two dichroic mirrors, a reflection type liquid crystal optical element formed with a dielectric multilayer film having a spectral characteristic of transmitting light in this wavelength range is used. It is effective because the use can improve the deterioration of green or red color purity. As another measure, a light absorption type filter may be used. For example, if a colored glass filter that absorbs light having a wavelength of 590 nm or less is disposed between the liquid crystal optical element for R color light and the dichroic mirror in order to exclude light in the 570 nm to 590 nm wavelength range mixed in the R color light. Good.

【0106】図5の反射型液晶光学素子の構成におい
て、この反射機能層339 が画素電極としてパターニング
されて用いられる場合、必要に応じて、TFT、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333 に設けて、裏電極基板の液
晶固化物複合体と接する表面はできるだけ平坦にして拡
散反射を低減させることが好ましい。
When the reflection function layer 339 is patterned and used as a pixel electrode in the structure of the reflection type liquid crystal optical element of FIG. 5, active elements such as TFT, thin film diode and MIM are provided and connected as necessary. To do. Note that in order to reduce undesired reflection, such an active element may be provided on the back electrode substrate 333, and the surface of the back electrode substrate in contact with the liquid crystal solidified composite may be made as flat as possible to reduce diffuse reflection. preferable.

【0107】裏電極の反射機能層として誘電体多層膜を
用いる場合、裏電極基板上の裏電極と誘電体多層膜によ
る反射膜との位置関係は二種類ある。すなわち、一つは
裏電極が形成された裏電極基板上に誘電体多層膜による
反射膜を形成する場合である。もう一つは誘電体多層膜
による反射膜が形成された裏電極基板上に裏電極を形成
する場合である。
When a dielectric multilayer film is used as the reflective function layer of the back electrode, there are two types of positional relationship between the back electrode on the back electrode substrate and the reflective film of the dielectric multilayer film. That is, one is the case where a reflective film of a dielectric multilayer film is formed on the back electrode substrate on which the back electrode is formed. The other is a case where the back electrode is formed on the back electrode substrate on which the reflection film of the dielectric multilayer film is formed.

【0108】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単結晶を
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、能動素子の回路節点(例えば、三端子構造の電極の
いずれか等)と導通させることが必要となる。具体的に
は、画素駆動用電極と誘電体多層膜上の画素電極とを導
通させることが好ましい。しかし、TFT等の能動素子
は通常ガラス基板上に形成されるため、ガラス等の基板
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 active when an active element is formed for each pixel in the substrate using a Si single crystal for the back substrate. It is necessary to establish electrical connection with the circuit node of the element (for example, any of the electrodes having a three-terminal structure). Specifically, it is preferable to electrically connect the pixel driving electrode and the pixel electrode on the dielectric multilayer film. However, since an active element such as a TFT is usually formed on a glass substrate, there is no problem in forming a TFT on a dielectric multilayer film formed on a substrate such as glass. In the latter case, the back electrode is a transparent electrode.

【0109】なお、液晶固化物複合体に直接印加電圧が
作用するため低電圧駆動という点で、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。この場
合、(画素電極として用いられ)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 、Ta25 、A
23 等の酸化物誘電体であることが好ましい。
Since the applied voltage directly acts on the liquid crystal solidified composite, the back electrode is preferably formed on the reflective film of the dielectric multilayer film from the viewpoint of low voltage driving. In this case, when an active element is formed on each of the back electrodes (used as pixel electrodes), the uppermost layer of the dielectric multilayer reflective film in contact with the active element is made of a material that does not react at the interface. Preferably. For this purpose, specifically, SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 , A
It is preferably an oxide dielectric such as l 2 O 3 .

【0110】一方、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, a part of the applied voltage is consumed in the reflective film of the dielectric multilayer film. . 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.

【0111】なお、誘電体多層膜での電圧損失を低減
し、画素開口率を向上するためには、誘電体多層膜中に
コンタクトホールを形成した後に、誘電体多層膜上に画
素電極を形成することにより、能動素子の画素駆動用電
極と誘電体多層膜上の画素電極とを導通させることが有
効である。
In order to reduce the voltage loss in the dielectric multi-layer film and improve the pixel aperture ratio, after forming the contact hole in the dielectric multi-layer film, the pixel electrode is formed on the dielectric multi-layer film. By doing so, it is effective to electrically connect the pixel driving electrode of the active element and the pixel electrode on the dielectric multilayer film.

【0112】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Si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 Si having a large photoconductive effect is used, it is possible to reduce the generation of photoinduced current without separately providing a light shielding layer.

【0113】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。付加容量の発生を抑えるため、遮光膜として
は導電性の少ない非金属であることが好ましく、感光性
黒色ポリマーやSi、Ge、CdTe等が用いられる。
この場合、誘電体多層膜が能動素子の保護膜となるた
め、ウェッ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。一方、裏電極基板側の各能動素子位置のみに絶縁膜
を介してCr等の金属遮光膜を形成し、その上に誘電体
多層膜の反射面を形成してもよい。
In order to further increase the degree of light shielding, a light shielding film may be formed on the back electrode substrate side on the dielectric multilayer film at each active element position. In order to suppress the generation of additional capacitance, the light-shielding film is preferably made of a non-metal having a low conductivity, and a photosensitive black polymer, Si, Ge, CdTe, or the like is used.
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 an alkaline developer is used in patterning by wet etching. On the other hand, a metal light-shielding film such as Cr may be formed only on each active element position on the back electrode substrate side via an insulating film, and a reflecting surface of the dielectric multilayer film may be formed thereon.

【0114】図5および図6の反射型液晶光学素子の構
成では、裏電極基板333 側から直接液晶固化物複合体層
を加熱または冷却できるため温度調整が容易であり、液
晶固化物複合体にとって最適な動作温度を維持すること
が可能となる。具体的には、ヒータやペルチェ素子、放
熱板や冷却ファン、温度計などを組み合わせて裏電極基
板を強制的に温度調節すればよい。
In the configuration of the reflective liquid crystal optical element shown in FIGS. 5 and 6, the liquid crystal solidified composite layer can be heated or cooled directly from the back electrode substrate 333 side, so that the temperature adjustment is easy, It is possible to maintain the optimum operating temperature. Specifically, the temperature of the back electrode substrate may be forcibly adjusted by combining a heater, a Peltier element, a radiator plate, a cooling fan, a thermometer, and the like.

【0115】図5の反射型液晶光学素子の構成におい
て、透光性基板に透明電極を均一に形成した裏電極基板
333 に、光導電膜を形成し、さらにその上に誘電体多層
膜ミラーを成膜し、光書き込み型の空間光変調器として
もよい。この場合、裏電極および光導電層はパターニン
グされないで用いられる。
In the structure of the reflective liquid crystal optical element of FIG. 5, a back electrode substrate in which transparent electrodes are uniformly formed on a transparent substrate.
A photoconductive film may be formed on 333, and a dielectric multi-layer film mirror may be further formed on the photoconductive film to form an optical writing type spatial light modulator. In this case, the back electrode and the photoconductive layer are used without being patterned.

【0116】光導電層材料としては、アモルファスS
i、多結晶Si、単結晶Si、BSO(Bi12Si
20)、GaAs、CdS、Se等を用いればよい。ま
た、反射型液晶表示素子の入射光強度が高く、誘電体多
層膜ミラーを透過した一部の光が光導電層を励起する場
合、誘電体多層膜ミラーと光導電層との間に非導電性の
光吸収層を形成することが好ましい。
Amorphous S is used as the photoconductive layer material.
i, polycrystalline Si, single crystal Si, BSO (Bi 12 Si
O 20), GaAs, CdS, may be used or Se. Further, when the incident light intensity of the reflective liquid crystal display element is high and a part of the light transmitted through the dielectric multilayer film mirror excites the photoconductive layer, a non-conductive film is formed between the dielectric multilayer film mirror and the photoconductive layer. It is preferable to form a light-absorbing layer having a positive polarity.

【0117】こうした光書き込み型の空間光変調器を反
射型液晶表示素子として用いる場合、光書き込み手段と
して、光導電層側から光を導入することが必要である。
通常は、画像入力としてCRTや透過型液晶表示素子
(LCD)等が用いられる。
When such an optical writing type spatial light modulator is used as a reflection type liquid crystal display element, it is necessary to introduce light from the photoconductive layer side as an optical writing means.
Normally, a CRT, a transmissive liquid crystal display device (LCD), or the like is used for image input.

【0118】CRTやLCDによって生成された画像は
レンズを用いて光導電層面に結像されてもよい。また、
小型化のためには画像生成素子のフェイス・プレートお
よび空間光変調器の裏面電極基板としてファイバー・ア
レイ・プレート(FAP)を用い、各々を屈折率マッチ
ング・オイルや接着材で結合してもよい。この場合、さ
らに構成を簡略化した形態として、CRTやLCDのフ
ェイス・プレートと空間光変調器の裏面電極基板を共通
のFAPとすることがFAPを二枚接合することに伴う
解像度劣化を防ぐために好ましい。
The image produced by the CRT or LCD may be imaged on the photoconductive layer surface using a lens. Also,
For downsizing, a fiber array plate (FAP) may be used as the face plate of the image generating element and the back electrode substrate of the spatial light modulator, and they may be coupled with a refractive index matching oil or an adhesive material. . In this case, in order to prevent the deterioration of resolution due to the joining of two FAPs, the face plate of a CRT or LCD and the back electrode substrate of the spatial light modulator are made to be a common FAP in a form in which the configuration is further simplified. preferable.

【0119】また、図5の反射型液晶光学素子の構成に
おいて、裏面電極基板としてCTPを用いてもよい。C
TPを用いた空間光変調器の例は、例えば、「アプライ
ド・オプティクス Vol.31,No.20,199
2,page3971−3979:Charge−tr
ansfer−plate spatial ligh
t modulator」(チャージ・トランスファー
・プレート スペイシャル・ライト・モジュレイター)
に記載されている。
Further, in the structure of the reflection type liquid crystal optical element of FIG. 5, CTP may be used as the back electrode substrate. C
An example of a spatial light modulator using TP is, for example, “Applied Optics Vol. 31, No. 20, 199”.
2, page 3971-3979: Charge-tr
transfer-plate spatial light
t Modulator "(Charge Transfer Plate Spatial Light Modulator)
It is described in.

【0120】CTPは絶縁材料基板中に多数の細い導線
が密に埋め込まれた構造をしていて、CTPの片面に形
成された二次元の電荷分布あるいは電圧分布がCTPの
他方の面に伝達する機能を有する。CTPの片側に誘電
体多層膜ミラーを形成し、反射型液晶表示素子の裏電極
基板333 として用いることができる。
The CTP has a structure in which a large number of thin conductive wires are densely embedded in an insulating material substrate, and a two-dimensional charge distribution or voltage distribution formed on one surface of the CTP is transmitted to the other surface of the CTP. Have a function. A dielectric multilayer mirror can be formed on one side of the CTP and used as the back electrode substrate 333 of the reflective liquid crystal display device.

【0121】電圧印加方法として、誘電体多層膜ミラー
が形成されていない側の面に例えば前述のアモルファス
Si膜等の光導電材料を形成しその上に透明電極を成膜
して、表電極基板331 の電極との間に一定の交流電圧を
印加することによって、光画像書き込み型の反射型空間
光変調器が実現する。
As a voltage applying method, a photoconductive material such as the above-described amorphous Si film is formed on the surface on which the dielectric multilayer film mirror is not formed, and a transparent electrode is formed on the photoconductive material to form a front electrode substrate. By applying a constant AC voltage between the electrodes of 331, a reflective spatial light modulator of optical image writing type is realized.

【0122】別の電圧印加方法として、CTPの片側に
バンプ・ボンドを介してアクティブマトリクス基板を接
合してもよいし、CTPの片側にCRTに用いられる電
子銃と電子レンズを組み合わせて電荷をCTP面に走査
することによって、画像情報電圧をCTPを通してその
まま液晶固化物複合体層に印加してもよい。
As another voltage applying method, an active matrix substrate may be bonded to one side of the CTP via bump bonds, or an electric gun used in a CRT and an electron lens may be combined on one side of the CTP to charge the CTP. By scanning the surface, the image information voltage may be directly applied to the liquid crystal solidified composite layer through the CTP.

【0123】CTPを介して液晶固化物複合体層に電圧
を印加する場合、CTP中の導線部分にしか電圧が印加
されないため、導線の占める面積が小さな場合実効的な
画素有効面が減少し、その結果光利用効率が低下する。
このような問題点を回避するためには、CTPの片面に
画素電極を形成しその上に誘電体多層膜ミラーを作製す
ることが好ましい。このような構成とすることにより、
CTPの反対側から印加された電圧がCTPの導線部を
介して画素電極に印加されるため、画素電極の占有面積
を大きく確保しておけば、光利用効率は低下しない。
When a voltage is applied to the liquid crystal solidified composite layer via CTP, the voltage is applied only to the conductive wire portion in the CTP. Therefore, when the area occupied by the conductive wire is small, the effective pixel effective surface decreases, As a result, the light utilization efficiency decreases.
In order to avoid such a problem, it is preferable to form a pixel electrode on one surface of the CTP and to fabricate a dielectric multilayer mirror on it. With this configuration,
Since the voltage applied from the opposite side of the CTP is applied to the pixel electrode via the conductor of the CTP, if a large occupied area of the pixel electrode is secured, the light utilization efficiency does not decrease.

【0124】反射型液晶光学素子の表電極基板331 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335 が形成されており、通常はベタ電極にされてい
る。また、表電極基板331 が空気と接する表面を有する
場合、界面に反射防止膜334 を形成して正規反射成分を
低減することが好ましい。
The front electrode substrate 331 of the reflective liquid crystal optical element is
It is a transparent substrate made of glass, plastic or the like, and a transparent electrode 335 made of In 2 O 3 —SnO 2 (ITO), SnO 2 or the like is formed on the inner surface thereof, and is usually a solid electrode. Further, when the front electrode substrate 331 has a surface in contact with air, it is preferable to reduce the regular reflection component by forming an antireflection film 334 on the interface.

【0125】反射型液晶光学素子において、表電極基板
331 の透明電極界面と反射機能層とが平行である場合、
透明電極界面で生じる入射光の正規反射が反射機能層に
よる反射光に重畳してしまうため、投射光の黒レベルが
小さな値とならず、結果的に低コントラスト比しか得ら
れない。
In the reflective liquid crystal optical element, the front electrode substrate
When the transparent electrode interface of 331 and the reflective function layer are parallel,
Since the regular reflection of incident light generated at the interface of the transparent electrode is superimposed on the light reflected by the reflective functional layer, the black level of the projected light does not have a small value, and as a result, only a low contrast ratio is obtained.

【0126】このような表電極界面の正規反射に起因し
たコントラスト比劣化を改善する対策の一つとして、表
電極界面と反射機能層とを非平行化することが有効であ
る。具体的には、図8に示すように、表透明電極膜435
の界面に凹凸を形成することによって乱反射させ、散乱
光除去系の第2の開口絞りで遮断しスクリーン上に到達
しないようにする。また、液晶固化物複合体特有の印加
電圧対透過特性(V−Tカーブ)のヒステリシス現象を
緩和する働きもある。
As one of the measures for improving the deterioration of the contrast ratio due to the regular reflection at the front electrode interface, it is effective to make the front electrode interface and the reflective functional layer non-parallel. Specifically, as shown in FIG.
The irregularities are formed on the interface of (1) to diffusely reflect the light, and the light is blocked by the second aperture stop of the scattered light removing system so that it does not reach the screen. Further, it also has a function of alleviating the hysteresis phenomenon of the applied voltage vs. transmission characteristic (VT curve) peculiar to the liquid crystal solidified substance composite.

【0127】このような目的で形成される微細な凹凸の
形状としては、平坦面が多い矩形状ではなく平坦面が少
なく傾斜面から構成される鋸波状が好ましい。微細な凹
凸の形状の作製法としては、微細粒子を用いた研磨やそ
の吹き付けであるサンドブラストあるいは化学薬品によ
る腐食法(エッチング)やシリカ粒子の融着等があげら
れる。
As the shape of the fine irregularities formed for such a purpose, a sawtooth shape constituted by a small number of flat surfaces and an inclined surface is preferable instead of a rectangular shape having many flat surfaces. Examples of the method for producing the fine unevenness include polishing using fine particles, sandblasting for spraying the fine particles, corrosion method (etching) by chemicals, fusion of silica particles, and the like.

【0128】光拡散性の高い微細な凹凸面を基板全面に
均一に作るためには研磨法が適しているが、液晶光学素
子の表電極基板の動作面のみに微細な凹凸を形成し他の
面は透明平坦面としておく場合にはサンドブラスト法が
適している。特に、液晶光学素子が画素電極から構成さ
れた表示素子で、表電極基板にブラック・マトリクス等
の遮光膜のパターニング形成を必要とし、裏電極基板側
の画素と位置合わせを必要とする場合は、表示面以外は
透明平坦面とし位置合わせが容易にできることが好まし
い。また、シール部分も平坦面とすることが泡の混入等
を防ぐために好ましい。
The polishing method is suitable for uniformly forming a fine uneven surface having a high light diffusion property on the entire surface of the substrate, but fine unevenness is formed only on the operating surface of the front electrode substrate of the liquid crystal optical element. When the surface is a transparent flat surface, the sandblast method is suitable. In particular, when the liquid crystal optical element is a display element composed of pixel electrodes and patterning of a light-shielding film such as a black matrix is required on the front electrode substrate and alignment with the pixel on the back electrode substrate side is required, Except for the display surface, a transparent flat surface is preferably used for easy alignment. Further, it is preferable that the sealing portion also has a flat surface in order to prevent mixing of bubbles and the like.

【0129】あるいは、図9に示すように、表透明電極
膜435 と屈折率の異なるSiO2 、TiO2 、ZrO
2 、MgF2 、Al23 、CeF3 等の無機物やポリ
イミド等の有機物の単層、多層の干渉誘電体膜434 を組
み合わせた多層反射防止膜としてもよい。
Alternatively, as shown in FIG. 9, SiO 2 , TiO 2 , and ZrO having different refractive indexes from the surface transparent electrode film 435.
A multilayer antireflection film in which a single layer of an inorganic substance such as 2 , MgF 2 , Al 2 O 3 , CeF 3 or an organic substance such as polyimide or a multilayer interference dielectric film 434 is combined may be used.

【0130】他の対策として、図10に示すように、反
射機能層437 が形成された反射手段である基板438 を透
過型液晶光学素子の後方に別途設置し、透過型液晶光学
素子を反射機能層437 に対して傾斜させ、透過型液晶光
学素子の界面反射光が散乱光除去系の開口絞りで遮断さ
れスクリーン上に到達しないようにする。
As another measure, as shown in FIG. 10, a substrate 438, which is a reflection means having a reflection function layer 437, is separately installed behind the transmissive liquid crystal optical element, and the transmissive liquid crystal optical element has a reflective function. The layer 437 is tilted so that the light reflected at the interface of the transmissive liquid crystal optical element is blocked by the aperture stop of the scattered light removing system and does not reach the screen.

【0131】特に、反射型液晶光学素子が裏電極基板の
板厚に比べて小さな画素から構成されている表示素子の
場合、解像度の劣化を招かないように裏電極基板と液晶
固化物複合体との間に反射機能層を形成するため、表面
電極基板のITO電極界面に微細な凹凸を形成するか、
またはITOを構成要素とする多層反射防止膜とするこ
とによって界面正規反射を低減することが好ましい。
In particular, in the case of a display element in which the reflection type liquid crystal optical element is composed of pixels smaller than the thickness of the back electrode substrate, the back electrode substrate and the liquid crystal solidified compound composite are provided so as not to deteriorate the resolution. In order to form a reflective function layer between the
Alternatively, it is preferable to reduce the interface regular reflection by using a multilayer antireflection film having ITO as a constituent element.

【0132】図1と図2の投射型液晶光学装置におい
て、光源系1 から放出された発散光は色分離合成光学系
2 (二つの平板型のダイクロイックミラー)と各反射型
液晶光学素子31A、32A、33A との間に配置された集光レン
ズ31B、32B、33B によりほぼ平行光化され、反射型液晶光
学素子31A、32A、33A に入射され、反射光が再び同一の集
光レンズ31B、32B、33B により集光され、楕円鏡の第2焦
点近傍の開口13と共役な像を楕円鏡の第2焦点近傍の開
口位置に重ならないように生成される。
In the projection type liquid crystal optical device of FIGS. 1 and 2, the divergent light emitted from the light source system 1 is a color separation / synthesis optical system.
2 (2 flat plate type dichroic mirrors) and the reflective liquid crystal optical elements 31A, 32A, 33A are arranged between the reflective liquid crystal optical elements 31A, 32A, 33A so that the light is almost collimated. , 32A, 33A, the reflected light is again collected by the same condenser lenses 31B, 32B, 33B, and an image conjugate with the aperture 13 near the second focus of the elliptical mirror is formed near the second focus of the elliptic mirror. It is generated so that it does not overlap the opening position.

【0133】この三個の集光レンズ31B、32B、33B は通常
平凸球面レンズが用いられ、収差が低減される構成とし
ては凸面が反射型液晶光学素子に面した方が好ましい。
ただし、この場合、レンズの両面および反射型液晶光学
素子の光入射側の空気との界面における表面反射が生じ
るため、これらの面に反射防止膜を形成することが好ま
しい。
For these three condenser lenses 31B, 32B and 33B, a plano-convex spherical lens is usually used, and it is preferable that the convex surface faces the reflection type liquid crystal optical element as a structure for reducing aberrations.
However, in this case, surface reflection occurs at both surfaces of the lens and at the interface of the reflective liquid crystal optical element with air on the light incident side, and therefore it is preferable to form an antireflection film on these surfaces.

【0134】また、この三個の平凸レンズ31B、32B、33B
の平面を反射型液晶光学素子に面する配置とした場合、
レンズと反射型液晶光学素子を光学接着剤や屈折率マッ
チングオイル等で接合することにより、二つの界面の反
射を大幅に低減できる。この場合、反射型液晶光学素子
31A、32A、33A の空気との界面に反射防止膜を形成する必
要はなく、レンズの凸面のみに反射防止膜を形成するの
みでよい。図1と図2にはこのような構成の場合が示さ
れている。
Also, these three plano-convex lenses 31B, 32B, 33B
When the plane of is arranged to face the reflective liquid crystal optical element,
By bonding the lens and the reflective liquid crystal optical element with an optical adhesive or a refractive index matching oil, reflection at the two interfaces can be greatly reduced. In this case, a reflective liquid crystal optical element
It is not necessary to form an antireflection film on the interfaces of 31A, 32A, and 33A with air, and it is sufficient to form the antireflection film only on the convex surface of the lens. 1 and 2 show the case of such a configuration.

【0135】本発明の投射型液晶光学装置において、反
射型液晶光学素子に関する他の構成を図11と図12に
示す。すなわち、液晶固化物複合体を狭持する表電極基
板531 と裏電極基板533 の電極を透明電極とし、裏電極
基板533 の透明電極が形成されていない側に反射型集光
機能層537 を設けることにより、集光と反射の両作用を
一体化した反射型液晶光学素子である。この場合、図1
と図2における集光レンズ31B、32B、33B は必要ない。こ
の反射型集光機能層を総括して集光性反射手段と呼ぶ。
In the projection type liquid crystal optical device of the present invention, another structure relating to the reflection type liquid crystal optical element is shown in FIGS. That is, the electrodes of the front electrode substrate 531 and the back electrode substrate 533 that sandwich the liquid crystal solidified composite compound are transparent electrodes, and the reflective light-collecting function layer 537 is provided on the side of the back electrode substrate 533 where the transparent electrode is not formed. As a result, it is a reflective liquid crystal optical element that integrates both the action of focusing and the action of reflection. In this case,
Therefore, the condenser lenses 31B, 32B and 33B in FIG. 2 are not necessary. This reflective type light collecting functional layer is collectively called a light collecting reflecting means.

【0136】反射型集光機能層は、球面または楕円体面
のような非平面に反射機能層を形成することにより提供
される。球面鏡の場合は、光源光学系の開口絞りを球面
体の中心から若干離れた近傍に設置すれば、入射光は球
面鏡で反射された後球面体の中心から若干離れた近傍に
光源光学系の開口絞りの共役像として集光される。ま
た、楕円面鏡の場合は、光源光学系の開口絞りを楕円面
体の第1焦点近傍に設置すれば、入射光は楕円面鏡で反
射された後楕円面体の第2焦点近傍に光源光学系の開口
絞りの共役像として集光される。
The reflective condensing functional layer is provided by forming the reflective functional layer on a non-planar surface such as a spherical surface or an ellipsoidal surface. In the case of a spherical mirror, if the aperture stop of the light source optical system is installed near the center of the spherical body, the incident light will be reflected by the spherical mirror and then the aperture of the light source optical system will be located near the center of the spherical body. It is condensed as a conjugate image of the diaphragm. In the case of an ellipsoidal mirror, if the aperture stop of the light source optical system is installed near the first focal point of the ellipsoid, the incident light is reflected by the ellipsoidal mirror and then near the second focal point of the ellipsoid. It is condensed as a conjugate image of the aperture stop.

【0137】ここで、液晶固化物複合体を狭持する表電
極基板と裏電極基板とからなる透過型液晶光学素子に対
して、上述の集光鏡が、図11のように裏電極基板533
と一体化されていてもよいし、図12のように分離され
ていてもよい。一体化する場合は、平凸レンズの凸面に
反射機能層を形成し、平面に透明電極536 を形成して裏
電極基板533 としてもよいし、平凸レンズの凸面に反射
鏡が形成された平凸反射鏡を透過型液晶光学素子に接合
してもよい。
Here, for the transmissive liquid crystal optical element consisting of the front electrode substrate and the back electrode substrate sandwiching the liquid crystal solidified composite, the above-mentioned condensing mirror has the back electrode substrate 533 as shown in FIG.
May be integrated with each other, or may be separated as shown in FIG. In the case of integration, a reflection function layer may be formed on the convex surface of the plano-convex lens and the transparent electrode 536 may be formed on the plane to form the back electrode substrate 533, or a plano-convex reflection in which a reflecting mirror is formed on the convex surface of the plano-convex lens. A mirror may be bonded to the transmissive liquid crystal optical element.

【0138】図12のように、分離型に比べ一体型の方
が界面反射が低減されるため、光利用効率およびコント
ラスト比において有利である。また、反射層以外の空気
との界面には反射防止膜を形成することが好ましい。図
11と図12に示した反射型液晶光学素子の透明電極が
画素から構成されている表示素子の場合、光変調層であ
る液晶固化物複合体層532 と集光性反射機能層537 とが
画素長以上離れていると投射像に二重像が生じ好ましく
ない。
As shown in FIG. 12, the integrated type has a smaller interface reflection than the separated type, which is advantageous in light utilization efficiency and contrast ratio. Further, it is preferable to form an antireflection film on the interface with the air other than the reflective layer. In the case of the display element in which the transparent electrode of the reflective liquid crystal optical element shown in FIGS. 11 and 12 is composed of pixels, the liquid crystal solidified composite layer 532 as the light modulation layer and the condensing reflective functional layer 537 are provided. If they are separated by more than the pixel length, a double image occurs in the projected image, which is not preferable.

【0139】したがって、このような場合は、反射面を
フレネルレンズ形状等にすることによって液晶固化物複
合体層532 と反射機能層537 との間隔を短縮する必要が
ある。図11と図12に示した反射型液晶光学素子を用
いた投射型液晶光学装置において、他の構成要素は図1
と図2と同じである。
Therefore, in such a case, it is necessary to shorten the distance between the liquid crystal solidified composite layer 532 and the reflective functional layer 537 by forming the reflecting surface into a Fresnel lens shape or the like. In the projection type liquid crystal optical device using the reflection type liquid crystal optical element shown in FIGS. 11 and 12, the other components are the same as in FIG.
Is the same as in FIG.

【0140】本発明の投射型カラー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。反射型
の液晶光学素子の透過状態の部分では、光が透過し、反
射膜で反射し、戻って(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。
The operation of the projection type color 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. In the transmissive portion of the reflective liquid crystal optical element, light is transmitted, reflected by the reflective film, and returned (regular reflection) to be emitted. Since this straight light is the light that passes through the device that reduces the diffused light,
Brightly displayed on the projection screen.

【0141】一方、散乱状態の部分では、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。本発明の反射型の液晶光学
素子の散乱状態の部分では、裏側まで到達した散乱光は
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能が
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。
On the other hand, in the scattered portion, the light is scattered and 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. In the scattering state part of the reflective liquid crystal optical element of the present invention, the scattered light reaching the back side is reflected and passes through the scattering part again, and is further scattered, resulting in high scattering in the thin liquid crystal solidified composite layer. Noh is obtained. Further, when the transmission type liquid crystal optical element is made to have the same scattering ability, the liquid crystal solidified composite layer can be made thin, so that the driving voltage can be reduced.

【0142】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, the liquid crystal solidified substance composite is composed of a solidified substance matrix in which a large number of fine pores are formed and a liquid crystal filled in the pores thereof, and either when a voltage is applied or when no voltage is applied. In that 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.

【0143】この液晶固化物複合体を表電極基板と裏電
極基板との間に挟持し、裏電極基板と液晶固化物複合体
との間または裏電極基板の電極面が形成されていない側
に反射機能層が設けられた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
屈折率が一致した時には透過状態(正規反射して光が出
射)となり、屈折率が異なった時には散乱状態(拡散光
が出射)となる。
The liquid crystal solidified composite is sandwiched between the front electrode substrate and the back electrode substrate, and the liquid crystal solidified composite is sandwiched between the back electrode substrate and the liquid crystal solidified composite or on the side where the electrode surface of the back electrode substrate is not formed. A reflective liquid crystal optical element provided with a reflective function layer. The refractive index of the liquid crystal changes depending on the applied state of the voltage between the electrodes of this reflective liquid crystal optical element, and the relationship between the refractive index of the solidified matrix and the refractive index of the liquid crystal changes, and When they coincide with each other, they are in a transmissive state (regular reflection and light is emitted), and when they have different refractive indices, they are in a scattering state (diffused light is emitted).

【0144】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。
The liquid crystal solidified substance composite comprising the solidified substance matrix having a large number of fine pores formed therein and the liquid crystal filled in the pores is as if liquid crystals were enclosed in liquid bubbles such as microcapsules. Although it is 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.

【0145】本発明に用いる反射型の液晶光学素子に備
えられた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 provided in the reflection type liquid crystal optical element used in the present invention is prepared by mixing the liquid crystal and the curable compound constituting the solidified substance matrix into a solution form or a latex form. , Light cure, heat cure,
The solidified material matrix may be separated by curing by removing the solvent, reaction hardening, or the like so that the liquid crystal is dispersed in the solidified material matrix.

【0146】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。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。
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. As a specific manufacturing method, a cell is formed using a sealing material as in a conventional normal TN type liquid crystal optical element, and an uncured mixture of liquid crystal and a curable compound is injected through an injection port, and the injection port is opened. After sealing, it can be cured by irradiation with light or heating.

【0147】また、本発明において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 the case of a reflective liquid crystal optical element according to the present invention, a sealant is not used, and, for example, a liquid crystal and a curable compound are provided on one of the front electrode substrate and the back electrode substrate. It is also possible to supply an uncured mixture, then stack the other electrode substrate and cure it by light irradiation or the like.

【0148】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 be simply 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.

【0149】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クス粒子、プラス
チック粒子、ガラス繊維等のスペーサ、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。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。
The uncured mixture of the liquid crystal 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 materials for the performance of the present invention. You may add the additive which does not have a bad influence. By fixing the element, which is in a scattering state when no voltage is applied, in a state where a sufficiently high voltage is applied only to a specific part during this curing step, that part can be kept in a light transmitting state at all times. If there is something to be displayed, such a normal transmission part 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.

【0150】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。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DSM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。
The higher the transmittance in the transmissive state of the reflection type 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. In the present invention, the refractive index of the solidified material 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 solidified material matrix has a refractive index. , So that it does not match the refractive index of the liquid crystal used. As a result, light is transmitted when the refractive index of the solidified material matrix and the refractive index of the liquid crystal match, and light is scattered (cloudy) when they do not match. The scattering property of this element is higher than that of the conventional DSM reflective liquid crystal display element, and a display with a high contrast ratio can be obtained.

【0151】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。
[0151] 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 at the time of transmitting light is increased and the light is uniformly transmitted, so that the display contrast ratio is improved.

【0152】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。
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.

【0153】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、独立して樹脂等の固化物マ
トリクス材料と分離した液晶量を多くする。すなわち、
液晶粒子密度を多くすることが重要である。
Therefore, the larger the area of this interface, the better the scattering property. In order to increase the area of this interface with a certain optimum liquid crystal particle diameter, the amount of liquid crystal separated from the solidified matrix material such as resin is independently increased. That is,
It is important to increase the liquid crystal particle density.

【0154】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, when the amount of liquid crystals 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 crystals are in communication with each other. The loss of the liquid crystal interface separated from the matrix leads to a decrease in the scattering ability.

【0155】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、さらに、Δn≧0.20が好まし
い。さらに、0.25≧Δn≧0.21の範囲が好まし
い。かつ、13≧Δε≧5の範囲が好ましい。さらに
は、11.6≧Δε≧5の範囲が好ましい。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 ≧ 0.20 is more preferable. Furthermore, the range of 0.25 ≧ Δn ≧ 0.21 is preferable. Moreover, the range of 13 ≧ Δε ≧ 5 is preferable. Furthermore, the range of 11.6 ≧ Δε ≧ 5 is 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 <n p
<It is preferable to satisfy the relationship of n o +0.05.

【0156】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 deteriorates, so Φ <70% is preferable.

【0157】本発明における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 reflective liquid crystal optical element according to the present invention, the liquid crystal molecules are aligned under the influence of the solidified substance matrix wall surface when no voltage is applied.
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.

【0158】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が画素電極を有する表示素子であ
り、これを投射型表示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ある。
Such a reflection type liquid crystal optical element which shows a scattering state when no voltage is applied is a display element having a pixel electrode, and when this is used as a projection type display device, light is scattered in a portion having no electrode. Even if the light shielding film is not provided on the portion other than the pixel portion of the back electrode, the light does not reach the projection screen, and thus appears black. As a result, in order to prevent light from leaking from the portion other than the pixel, it is not necessary to shield the portion other than the pixel with a light shielding film or the like, and there is also an advantage that the step of forming the light shielding film is unnecessary.

【0159】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、配線電極位置に対応した裏電極基
板上または表電極基板上に遮光膜を形成すればよい。特
に、表示面画素の精細度が向上し、画素電極部分の占有
面積が減少した場合、画素電極部分以外の液晶固化物複
合体層からの反射光で投射光に重畳する成分が増加する
ため、コントラスト比低下の原因となる。この場合の遮
光膜はアルミニウムやクロム等の金属膜でもよいし、光
吸収物質でも構わない。
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 shielding film may be formed on the back electrode substrate or the front electrode substrate corresponding to the wiring electrode position. In particular, when the definition of the display surface pixel is improved and the area occupied by the pixel electrode portion is reduced, the component that is superimposed on the projected light by the reflected light from the liquid crystal solidified composite layer other than the pixel electrode portion is increased, This causes a decrease in contrast ratio. In this case, the light shielding film may be a metal film such as aluminum or chromium, or may be a light absorbing substance.

【0160】表電極基板上のクロム遮光膜の場合、ガラ
スとクロムとの界面で高い反射率を有するため、正規反
射光がスクリーンに投射されコントラスト比を著しく劣
化させる。したがって、この界面反射を低減するために
酸化クロム等の反射防止膜をクロム遮光膜とガラスとの
間に形成することが好ましい。また、液晶固化物複合体
層側での内面反射光を低減するために、液晶固化物複合
体層側のクロム遮光膜上にも酸化クロムや透明電極と組
み合わせた反射防止膜を形成することが好ましいが、一
方、黒色感光性ポリマー等の光吸収物質を用いた遮光膜
の場合、界面反射は無視できるため反射光の影響は無視
できる。
In the case of the chromium light-shielding film on the front electrode substrate, since it has a high reflectance at the interface between glass and chromium, the regular reflection light is projected on the screen and the contrast ratio is significantly deteriorated. Therefore, in order to reduce this interface reflection, it is preferable to form an antireflection film of chromium oxide or the like between the chromium light shielding film and the glass. Further, in order to reduce the internal reflection light on the liquid crystal solidified composite layer side, an antireflection film combined with chromium oxide or a transparent electrode may be formed on the chromium light shielding film on the liquid crystal solidified composite layer side. On the other hand, on the other hand, in the case of a light-shielding film using a light-absorbing substance such as a black photosensitive polymer, the interface reflection can be ignored and the influence of reflected light can be ignored.

【0161】また、表電極基板側に遮光膜を形成する場
合、遮光性を維持するとともにスクリーンに到達する界
面反射投射光を効率的に低減する方策として、図8に示
されたように、表電極基板の表電極面に微細な凹凸を形
成しその上に遮光膜を作製することが好ましい。このよ
うな構成とすることにより、界面反射光が存在してもス
クリーンに到達するような正規反射光は激減し、散乱光
除去系で取り除かれるため、高いコントラスト比が維持
できる。
When a light-shielding film is formed on the front electrode substrate side, as a measure for maintaining the light-shielding property and efficiently reducing the interface reflection projection light reaching the screen, as shown in FIG. It is preferable to form fine concavities and convexities on the front electrode surface of the electrode substrate and to fabricate the light shielding film thereon. With such a configuration, even if the interface reflected light exists, the regular reflected light that reaches the screen is significantly reduced and removed by the scattered light removing system, so that a high contrast ratio can be maintained.

【0162】一方、裏電極基板側に金属遮光膜を形成す
る場合、その電位を表面電極基板の電位と同程度にする
ことによって配線電極部分の電界を遮蔽することが好ま
しい。
On the other hand, when the metal light-shielding film is formed on the back electrode substrate side, it is preferable that the electric potential of the wiring electrode portion is shielded by setting the potential thereof to the same level as that of the front electrode substrate.

【0163】この液晶表示素子の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np 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 electrodes of desired pixels of this liquid crystal display element. In the pixel part where this voltage is applied,
Liquid crystal is arranged in parallel to the electric field direction, shows the transmission state by the liquid crystal n o and n p of solidified matrix coincide, becomes the light in the desired pixel is transmitted, it is displayed brightly on a projection screen It

【0164】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.

【0165】本発明で、反射型液晶光学素子の裏電極が
画素電極としてパターニングされ、各画素電極に能動素
子としてTFTを用いる場合には、半導体材料としては
Siが好適であり得る。特に多結晶Siは、非結晶Si
のように感光性が少ないため、光源からの光を遮光膜に
より厳密に遮光しなくても誤動作しなく、好ましい。こ
の多結晶Si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。
In the present invention, when the back electrode of the reflective liquid crystal optical element is patterned as a pixel electrode and a TFT is used as an active element for each pixel electrode, Si may be suitable as the semiconductor material. In particular, polycrystalline Si is amorphous Si
As described above, since the photosensitivity is low, malfunction does not occur even if the light from the light source is not strictly shielded by the light shielding film, which is preferable. When this polycrystalline Si 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.

【0166】また、従来のTN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。すなわち、能動素子として多結晶Si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 liquid crystal optical element, a light-shielding film is often formed between pixels in order to suppress light leakage from between pixels. At the same time, a light-shielding film can be simultaneously formed on the active element portion, and forming the light-shielding film on the active element portion does not significantly affect the entire process. That is, even if polycrystalline Si 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.

【0167】これに対して、本発明では、前述の如く、
固化物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
膜を形成しなくてもよい。
On the other hand, in the present invention, as described above,
By using the solidified matrix liquid crystal and solidified matrix composite that is adapted to substantially match the liquid crystal n o of refractive index use, on a projection screen that is projected light is scattered at the portion where no voltage is applied Since it becomes black, it is not necessary to form a light shielding film between pixels.

【0168】反射機能層として誘電体多層膜を用いる場
合、材質と層数および膜厚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。同じ材料で層数を二倍にすることにより、理
論的には反射率99.99%の達成も可能である。
When a dielectric multilayer film is used as the reflection function layer, the optical performance is determined by the material, the number of layers and the film thickness. However, if the thickness becomes thicker, the voltage drop there becomes larger and the driving efficiency of the liquid crystal deteriorates. For example SiO 2
The reflectance of a 1.5 μm-thick multilayer film including a film and a TiO 2 film is about 99%, and the remaining 1% is leakage light. At this time, the voltage drop is about 0.5 to 0.6 V although there are other factors. By doubling the number of layers with the same material, it is theoretically possible to achieve a reflectance of 99.99%.

【0169】また、可視波長域で光吸収材料である高屈
折率膜Siを用い、Si膜とSiO 2 膜で多層膜を形成
することにより、反射率は99%には達しないが薄い膜
厚で透過率0.01%以下となり、反射膜と遮光膜の作
用を有することができる。あるいは、TFTの上にSi
2 膜とSi膜の多層膜を形成した後、SiO2 膜とT
iO2 膜の多層膜を形成することによって、99%以上
の反射率を保ち、透過率0.01%以下の遮光性を有す
ることも可能である。
In addition, the high refractive index of a light absorbing material in the visible wavelength range
Si film and SiO 2 Form a multi-layered film
By doing so, the reflectance does not reach 99%, but a thin film
With a thickness of less than 0.01%, a reflective film and a light-shielding film are produced.
You can have Alternatively, Si on the TFT
O2 After forming a multi-layer film of Si film and Si film, SiO2 Membrane and T
iO2 By forming a multi-layered film, 99% or more
Has a light-shielding property with a transmittance of 0.01% or less.
It is also possible.

【0170】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。能動素子として多結晶S
iを用いた場合、多結晶Si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。
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 thus the combination may be made in an optimum combination. Polycrystalline S as active element
When i is used, since polycrystalline Si has relatively low photosensitivity, 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.

【0171】なお、多結晶Siよりも感光性が高いアモ
ルファスSiを用いても、その半導体部分に遮光膜を形
成して、反射機能層として誘電体多層膜を裏電極基板と
液晶固化物複合体との間に形成した場合の誘電体多層膜
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 if amorphous Si, which has a higher photosensitivity than polycrystalline Si, is used, a light-shielding film is formed on the semiconductor portion thereof, and the dielectric multilayer film is used as a reflective function layer to form the back electrode substrate and the liquid crystal solidified composite. And a small amount of light leaking from the dielectric multilayer film (for example, the reflectance is 99 to 99.95%).
In case of), it can be used.

【0172】能動素子として多結晶Siまたはアモルフ
ァスSiのいずれを用いた場合でも、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反射機
能層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。
Regardless of whether polycrystalline Si or amorphous Si is used as the active element, by forming a dielectric multilayer reflection function layer on the surface of the back electrode substrate on which the pixel electrode and the active element are formed, incident light In most cases, the amount of light reflected by the multilayer film and incident on the active element is small, and it can be said that the dielectric multilayer film itself functions as a light-shielding film and has a light-shielding effect.

【0173】液晶光学素子の動作面以外に入射した光お
よび液晶固化物複合体層での散乱光によって発生する迷
光がスクリーン上に投射されると、コントラスト比の劣
化あるいはゴースト像や輝点発生の原因となる。このよ
うな迷光を低減するためには、液晶光学素子の動作面以
外の領域、および投射型液晶光学装置を構成する種々の
光学素子およびホルダー等の筐体における投射光の光路
を妨害しない領域に光吸収性黒色加工をすることが好ま
しい。
When stray light generated by light incident on a surface other than the operating surface of the liquid crystal optical element and scattered light by the liquid crystal solidified composite layer is projected on the screen, the contrast ratio is deteriorated or a ghost image or a bright spot is generated. Cause. In order to reduce such stray light, the area other than the operation surface of the liquid crystal optical element and the areas that do not interfere with the optical path of the projected light in the various optical elements and the housing such as the holder that configure the projection type liquid crystal optical device are selected. It is preferable to carry out light absorbing black processing.

【0174】具体的には、液晶光学素子の表電極基板の
動作面周辺のガラス面領域および基板側面に黒色塗料を
塗布する。また、裏電極基板の側面および裏面に黒色塗
料を塗布する。さらに、集光レンズや集光性反射手段や
ダイクロイックミラー等の光学素子においても、投射光
を妨害しない領域には黒色塗料を塗布することが好まし
い。
Specifically, black paint is applied to the glass surface area around the operating surface of the front electrode substrate of the liquid crystal optical element and the substrate side surface. Also, black paint is applied to the side surface and the back surface of the back electrode substrate. Furthermore, it is preferable to apply a black paint to the area that does not interfere with the projected light even in the optical elements such as the condenser lens, the condenser reflection means, and the dichroic mirror.

【0175】次に、液晶光学素子のセル内の構造につい
て説明する。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。
Next, the structure inside the cell of the liquid crystal optical element will be described. In the present invention, it is preferable to use a photocurable compound as the uncured curable compound that 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.

【0176】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。
[0176] 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
Although it may be used alone or as a composition, 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.

【0177】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。
In the case of using a photocurable compound, the liquid crystal used in the liquid crystal solidified substance complex preferably dissolves the photocurable compound uniformly, and the cured product after photoexposure does not dissolve. 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.

【0178】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 liquid crystal solidified composite may be injected from the injection port to seal the injection port, or the uncured mixture of the curable compound and the liquid crystal is supplied on one electrode substrate. Alternatively, the other electrode substrate may be laminated to manufacture.

【0179】本発明の液晶光学素子は、液晶中に二色性
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。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、光硬化性化合物で二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 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 colored curable compound may be used. In the present invention, using a liquid crystal as a solvent as a liquid crystal solidified composite,
By curing the photocurable compound by light exposure,
There is no need to evaporate a simple solvent or water that is unnecessary during 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, it is highly reliable, and it also has the effect of adhering two substrates with a photocurable compound. Will be more likely.

【0180】このように液晶固化物複合体とすることに
より、上下の電極が短絡する危険性が低く、かつ、通常
のTN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。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。
By thus forming the liquid crystal solidified substance composite, there is a low risk of the upper and lower electrodes being short-circuited, and it is not necessary to strictly control the alignment and the substrate gap as in a normal TN liquid crystal optical element. A liquid crystal optical element capable of controlling the transmission state and the scattering state can be manufactured with extremely high productivity. The ratio of the straight-ahead component and the scattered component that reach the projection screen can be controlled by the diameter of the spot, mirror, etc., which is a device that reduces diffused light, and the focal length of the lens to obtain the desired display contrast and display brightness. It can be set so that

【0181】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 high directivity such as laser light, it is possible to obtain more parallel light, which is effective in obtaining a high contrast ratio.

【0182】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、冷却用ファンと組み合わせて用い、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, a heat sink, a temperature controller such as a heater or a Peltier element is installed on the surface of the back electrode substrate together with a thermometer, and is used in combination with a cooling fan to use the liquid crystal and solidified substance composite in its optimum operating temperature range. The temperature can be adjusted.

【0183】本発明の投射型カラー液晶光学装置は、投
射用の光源からの光を二種の平板型ダイクロイックミラ
ーで三色に色分離し、三個の反射型液晶光学素子に入射
させ、その反射して出射した光を同一の二種の平板型ダ
イクロイックミラーで色合成した後、投射するものであ
ればよい。このため、大型の投射スクリーンに画像を投
射するカラー表示装置のみでなく、反射型光変調器、照
明装置をも含むものである。
In the projection type color liquid crystal optical device of the present invention, the light from the light source for projection is separated into three colors by the two types of flat plate type dichroic mirrors and is made incident on the three reflection type liquid crystal optical elements. It suffices if the reflected and emitted light is color-synthesized by the same two types of flat plate type dichroic mirrors and then projected. Therefore, it includes not only a color display device that projects an image on a large-sized projection screen but also a reflective light modulator and a lighting device.

【0184】[0184]

【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 a high contrast ratio is obtained as a characteristic of the element itself. Is obtained.

【0185】また、色分離合成用のダイクロイックミラ
ーが二種二個の平板型ダイクロイックミラーからなり、
光学系における光軸とダイクロイックミラー面の垂線と
のなす角度 α1、α2が20°〜35゜となるように
二個のダイクロイックミラーを交差させることなく順次
配置し、二種のダイクロイックミラー面のなす角度βが
40゜〜70°となるように配置しているため、ダイク
ロイックミラーの色分離合成の分光特性が優れていると
ともに、色分離合成系が小型化できる。
Further, the dichroic mirror for color separation / synthesis is composed of two types of two plate type dichroic mirrors,
Two dichroic mirror surfaces are sequentially arranged without intersecting each other so that the angles α1 and α2 formed by the optical axis of the optical system and the perpendicular of the dichroic mirror surface are 20 ° to 35 °. Since the arrangement is such that the angle β is 40 ° to 70 °, the dichroic mirror has excellent spectral characteristics for color separation / combination, and the color separation / combination system can be miniaturized.

【0186】また、上述した各構成要素の配置構成によ
り、光源系と色分離合成系と反射型液晶表示素子とから
なる光学系が小型化できる。さらに、反射型液晶光学素
子によって反射された光が集光され、楕円鏡の第2焦点
位置の開口と共役な像を生成する位置に、その開口像の
大きさに対応した絞りを有する投射レンズを用いること
により、投射型カラー液晶光学装置全体の小型化が達成
される。
Further, the arrangement of the above-mentioned respective components makes it possible to miniaturize the optical system including the light source system, the color separation / synthesis system, and the reflection type liquid crystal display element. Further, a projection lens having a diaphragm corresponding to the size of the aperture image at a position where the light reflected by the reflective liquid crystal optical element is condensed and an image conjugate with the aperture at the second focal point of the elliptic mirror is generated. By using, the miniaturization of the entire projection type color liquid crystal optical device is achieved.

【0187】また、楕円鏡の第2焦点位置の開口絞りと
投射レンズの開口絞りを連動して可変とすることによ
り、周囲の明るさに応じてスクリーン上の投射光の明る
さおよびコントラスト比を調整することができ、視認性
が向上する。
Further, by making the aperture stop at the second focus position of the elliptic mirror and the aperture stop of the projection lens variable in conjunction with each other, the brightness and contrast ratio of the projection light on the screen can be adjusted according to the ambient brightness. It can be adjusted and the visibility is improved.

【0188】また、二種のダイクロイックミラーはその
面内位置の光入射角の相違に対応した分光透過率の相違
を低減するようにダイクロイックミラー面内の分光透過
率が面内位置で異なるように分布を有し、また、投射用
の光源系において楕円鏡の第2焦点位置に配置された開
口絞り近傍に錐体状プリズムまたは錐体状反射体が配置
されているため、スクリーン投射光の面内光強度分布お
よび色分布の均一性が優れた投射型液晶光学装置が得ら
れる。
Further, the two types of dichroic mirrors have different spectral transmittances in the in-plane position so as to reduce the difference in the spectral transmittance corresponding to the difference in the light incident angle at the in-plane position. Since the cone-shaped prism or the cone-shaped reflector has a distribution and is arranged in the vicinity of the aperture stop arranged at the second focus position of the elliptic mirror in the light source system for projection, the surface of the screen projection light is A projection type liquid crystal optical device having excellent uniformity of internal light intensity distribution and color distribution can be obtained.

【0189】また、反射型液晶光学素子の反射機能層
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用いているため、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とも
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。
The reflective function layer of the reflective liquid crystal optical element is a dielectric layer formed by laminating a translucent dielectric thin film having a relatively high refractive index and a translucent dielectric thin film having a relatively low refractive index. Since the reflection film formed of the body multilayer film is used, an optical reflection surface having good flatness can be obtained and high reflectance can be obtained as compared with the reflection film formed of a metal film, and as a result, a high contrast ratio can be obtained.

【0190】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、波長選択反射性
を有しているため、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。特に、色分離合
成用のダイクロイックミラーが光源光学系と反射型液晶
光学素子との間に設けられ、色分離光が異なる三個の反
射型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一つが、色分離合成用の
ダイクロイックミラー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分光反射率とすることによっ
て、色純度および光利用率の高い反射型液晶光学素子が
得られる。
Further, since the spectral reflectance can be arbitrarily adjusted according to the structure of the reflection film formed of the dielectric multilayer film and has the wavelength selective reflection property, the reflection type optical filter similar to the light absorption type color filter is used. The effect of is obtained. In particular, a dichroic mirror for color separation / synthesis is provided between the light source optical system and the reflection type liquid crystal optical element, and the color separation lights are incident on three different reflection type liquid crystal optical elements, and the plurality of liquid crystal optical elements At least one of the reflective functional layers of the above is a reflection type liquid crystal having high color purity and light utilization rate by having a spectral reflectance having wavelength selective reflectivity that compensates for the decrease in color purity due to the dichroic mirror for color separation and synthesis. An optical element is obtained.

【0191】また、反射型液晶光学素子の裏面電極基板
として絶縁体材料基板中に多数の細い導線が密に埋め込
まれた構造体であるCTPを用い、反射面がCTPと液
晶固化物複合体との間に形成された構成とすることによ
り、反射型光変調素子部分と電界印加素子部分をCTP
を介して分離結合した構造となり、特に画像情報の電界
印加手段として光導電体を用いた光書き込み手段やCR
Tを用いた電荷書き込み手段等を利用した投射型液晶表
示装置が得られる。
Further, as the back electrode substrate of the reflection type liquid crystal optical element, CTP which is a structure in which a large number of thin conductive wires are densely embedded in an insulating material substrate is used, and the reflection surface is composed of CTP and a liquid crystal solidified composite. The reflection type light modulation element portion and the electric field applying element portion are formed by the CTP.
And a structure in which they are separated and coupled via a photoconductor, and in particular, an optical writing means or a CR using a photoconductor as an electric field applying means for image information
A projection type liquid crystal display device using a charge writing means or the like using T can be obtained.

【0192】[0192]

【実施例】【Example】

(実施例1)次に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。本実施例の反射型液晶表示セルの構成を
図13に示す。ガラス基板(コーニング社製「705
9」)の片側表面に画素としてパターニングされたIT
O透明電極636 を設け、この各画素毎の裏電極636 に多
結晶シリコンTFT639 を配置した裏電極基板を三枚作
製した。
(Embodiment 1) Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The structure of the reflective liquid crystal display cell of this example is shown in FIG. Glass substrate (Corning "705
9 ") IT patterned as pixels on one surface
Three transparent back electrode substrates were prepared in which an O transparent electrode 636 was provided, and a polycrystalline silicon TFT 639 was arranged on the back electrode 636 for each pixel.

【0193】さらに、この各裏電極基板上に、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637 による反射膜を表
示面全体に真空蒸着法により形成して裏電極基板633 を
作成した。
Further, on each of the back electrode substrates, SiO 2 having a refractive index of 1.45 and TiO 2 having a refractive index of 2.35 are alternately arranged to have respective optical film thicknesses nd = λ / 4 (λ: wavelength in each RGB). 20 layers are laminated with a reflectance of 99 in each of the RGB wavelength bands.
A back electrode substrate 633 was prepared by forming a reflective film of a dielectric multilayer film 637 with a percentage of not less than 100% on the entire display surface by a vacuum deposition method.

【0194】入射光のうち誘電体多層膜を透過してTF
T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、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640 を
形成した。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
性ポリマー中に分散された黒色かつ電気絶縁性の高い感
光性ポリマー(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。
Of the incident light, TF is transmitted through the dielectric multilayer film.
A light-shielding film 640 was formed on the dielectric multilayer film at a position corresponding to the TFT of each pixel on the back electrode substrate in order to completely block the leakage light incident on T and suppress the deterioration of the image quality due to the photosensitivity of the TFT. . 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 and electrically insulating film in which fine carbon particles are dispersed in a photosensitive polymer. Highly sensitive photosensitive polymer (Fuji Hunt Electronics Technology Co., Ltd .: CK-2000) was used.

【0195】この場合、金属膜を遮光膜に用いると、T
FT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。
In this case, if a metal film is used for the light-shielding film, T
Since the dielectric multi-layer film mirror interposed between the FT and the metal film acts as a capacitor, the characteristics of the TFT are deteriorated. Further, in the case of the reflective 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.

【0196】一方、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635 を形成し、
表電極基板631 とした。この裏電極基板633 と表電極基
板631 の周辺部をシール材でシールしてRGB3個の反
射型セルを作製した。
On the other hand, one surface of the glass substrate is formed with fine irregularities to the extent that regular reflected light is reduced and transmitted light is not extremely reduced, and an ITO transparent electrode 635 is further formed thereon.
The front electrode substrate 631 was used. Peripheral portions of the back electrode substrate 633 and the front electrode substrate 631 were sealed with a sealing material to fabricate three RGB reflective cells.

【0197】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、この反射型セルにおいては、
従来のTN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
の透過型セルの状態で画素の開口率が58%と高い値を
示している。また、これよりも対角寸法、各縦横寸法が
大きいか、さらに画素密度の高いTFTセルを形成する
ことも可能である。
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. Also, in this reflective cell,
Since it is not necessary to form the light-shielding film required on the conventional TN liquid crystal optical element on the front electrode substrate, the aperture ratio of the pixel is as high as 58% in the state of the transmissive cell before forming the reflective film. Shows. Further, it is also possible to form a TFT cell having a diagonal dimension, a vertical and horizontal dimension larger than that, or a pixel density higher than that.

【0198】さらに、誘電体多層膜による反射膜を形成
し反射型セルとすることにより、蓄積容量部分も開口部
として用いることができるため、開口率が67%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%と低い値にとどまっていた。
Further, by forming a reflection film of a dielectric multilayer film to form a reflection type cell, the storage capacitor portion can also be used as an opening portion, so that a large value of 67% was obtained. Conventional transmissive TN with the same TFT configuration
In the case of using the type liquid crystal optical element, the aperture ratio was as low as 40% due to the formation of the light shielding film.

【0199】上記のセルに、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、二官
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%の三個
の反射型液晶表示セルを作製した。
A solution in which a nematic liquid crystal having Δn of about 0.24 and Δε of about 16 was uniformly dissolved in the above cell with an acrylate monomer, a bifunctional urethane acrylate oligomer and a photo-curing initiator was injected into the cell and exposed to ultraviolet light. The liquid crystal-solidified composite was cured by, and three reflective liquid crystal display cells having a liquid crystal content of 68 wt% were produced.

【0200】飽和透過率の90%の透過率となる印加電
圧を駆動電圧と定義すると、これらの反射型液晶光学素
子の駆動電圧はいずれも6Vであった。さらに、反射型
液晶光学素子の裏電極基板の表面に、透過光の裏面反射
を低減するため光吸収用の黒塗料641 を塗布した。そし
て、その上から温度測定用の熱電対が取り付けられたヒ
ータ内蔵の放熱板を接着し、背後に空冷ファンを設け
た。実際の投射表示状態では、この熱電対の温度をモニ
ターしながら、各反射型液晶光学素子の温度が35℃±
5℃の範囲に保持されるように強制的にヒータ加熱およ
び空冷できる機構とした。
When the applied voltage that gives a transmittance of 90% of the saturated transmittance is defined as a drive voltage, the drive voltage of each of these reflection type liquid crystal optical elements was 6V. Further, black paint 641 for absorbing light was applied to the surface of the back electrode substrate of the reflective liquid crystal optical element to reduce back reflection of transmitted light. Then, a heat sink with a built-in heater, to which a thermocouple for temperature measurement was attached, was adhered from above, and an air-cooling fan was provided behind it. In the actual projection display state, while monitoring the temperature of this thermocouple, the temperature of each reflective liquid crystal optical element is 35 ° C ±
The heater was forcibly heated and air-cooled so that the temperature was kept in the range of 5 ° C.

【0201】図1〜図2に示されるように、これら三個
のRGB用の反射型液晶表示素子31A、32A、33A の表電極
基板に、焦点距離180mmの平凸球面レンズ31B、32B、
33Bの平面側を光学接着剤で接合し、反射型液晶表示素
子ブロック31、32、33とした。レンズ凸面には各波長帯域
に対応した反射防止膜が形成され、反射率が0.1%以
下に抑えられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, these three RGB reflective liquid crystal display elements 31A, 32A, and 33A have front electrode substrates on which plano-convex spherical lenses 31B and 32B having a focal length of 180 mm are provided.
The plane side of 33B was joined with an optical adhesive to form reflection type liquid crystal display element blocks 31, 32 and 33. An antireflection film corresponding to each wavelength band is formed on the convex surface of the lens, and the reflectance is suppressed to 0.1% or less.

【0202】次に、この反射型液晶表示素子ブロック3
1、32、33を、図1と図2の光源系1 、色分離合成系2 、
投射レンズ系4 を備えた投射型装置と組み合わせて、投
射型カラー液晶光学装置を構成した。投射用光源光学系
1 において、光源11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12
で集光した。光源11の発光部を楕円鏡の第1焦点近傍に
配置し、楕円鏡の第2焦点近傍に錐体状プリズム14を配
置した。
Next, the reflection type liquid crystal display element block 3
1, 32, and 33 are the light source system 1 of FIG. 1 and FIG.
A projection type color liquid crystal optical device was constructed in combination with a projection type device equipped with a projection lens system 4. Projection light source optical system
1, the light source 11 uses a metal halide lamp with a power of 250 W and an arc length of 5 mm, and an elliptical mirror with a cold mirror 12
It was collected at. The light emitting portion of the light source 11 is arranged near the first focal point of the elliptic mirror, and the conical prism 14 is arranged near the second focal point of the elliptic mirror.

【0203】錐体状プリズムは、その底面から光が入射
し頂角側に光が出射する向きとし、頂角が120°とな
るように光学ガラスを加工・研磨した後、表面に反射防
止膜を形成した。さらに、錐体状プリズムの光出射側に
開口径が可変である開口絞り13を設置した。
The cone-shaped prism is oriented so that the light is incident from the bottom surface and the light is emitted to the apex angle side. After processing and polishing the optical glass so that the apex angle is 120 °, the antireflection film is formed on the surface. Was formed. Further, an aperture stop 13 having a variable aperture diameter was installed on the light emitting side of the cone-shaped prism.

【0204】光学系において、反射型液晶表示素子への
入射光の光軸と反射型液晶表示素子からの反射光の光軸
との二等分軸を中心光軸5 と定めると、色分離合成手段
である二種二個の平板型ダイクロイックミラー21、22 は
その法線と中心光軸5 とのなす角度が30゜となるよう
に、かつ二個のダイクロイックミラーをそのミラー面の
なす角度βが60゜となるように、交差させることなく
順次配置した。
In the optical system, if the bisecting axis of the optical axis of the incident light to the reflective liquid crystal display element and the optical axis of the reflected light from the reflective liquid crystal display element is defined as the central optical axis 5, color separation / combination is performed. The two types of two plate type dichroic mirrors 21 and 22 which are means are arranged such that the angle formed by the normal line and the central optical axis 5 is 30 °, and the angle β formed by the two mirror surfaces is Are sequentially arranged so that the angle becomes 60 ° without crossing.

【0205】また、反射型液晶表示素子の反射面の垂線
と入射光および反射光の光軸とのなす角度γが6゜にな
るよう配置された。また、反射型液晶光学素子の反射面
における入射光の光軸と反射光の光軸によって定まる平
面と、二個のダイクロイックミラーの法線によって定ま
る平面とが、直交するように配置した。
Further, the reflective liquid crystal display element was arranged so that the angle γ formed by the perpendicular of the reflective surface and the optical axes of the incident light and the reflected light was 6 °. Further, the plane defined by the optical axis of the incident light and the optical axis of the reflected light on the reflection surface of the reflective liquid crystal optical element and the plane defined by the normal line of the two dichroic mirrors were arranged so as to be orthogonal to each other.

【0206】本実施例の投射型カラー液晶光学装置で
は、図1と図2において、赤色波長光Rが第1の平板型
ダイクロイックミラー21で反射され、青色波長光Bが第
2の平板型ダイクロイックミラー22で反射され、緑色波
長光Gが透過する構成としている。ダイクロイックミラ
ーの分光特性は、R反射あるいはB反射のようなエッジ
型フィルタの方がG反射のようなノッチ型フィルタに比
べ設計自由度が高く、色純度が向上しやすいため、この
ような構成仕様とした。
In the projection type color liquid crystal optical device of this embodiment, in FIG. 1 and FIG. 2, the red wavelength light R is reflected by the first flat plate dichroic mirror 21, and the blue wavelength light B is reflected by the second flat plate dichroic. It is configured so that the green wavelength light G is reflected by the mirror 22 and is transmitted. Regarding the spectral characteristics of the dichroic mirror, an edge type filter such as R reflection or B reflection has a higher degree of freedom in design than a notch type filter such as G reflection, and it is easy to improve color purity. And

【0207】第1の平板型ダイクロイックミラー21は、
光源系からの光のうち575nm以上の可視波長の橙色
(R)を反射し他の波長光を透過するような短波長透過
型の分光特性を有し、第2の平板型ダイクロイックミラ
ー22は、第1の平板型ダイクロイックミラー透過光から
の光のうち500nm以下の可視波長の青色(B)を反
射し他の波長光を透過するような長波長透過型の分光特
性を有するものを用いた。第1および第2の平板型ダイ
クロイックミラー透過光は、緑色(G)であった。
The first flat plate type dichroic mirror 21 is
The second flat plate dichroic mirror 22 has a spectral characteristic of a short wavelength transmission type that reflects orange (R) having a visible wavelength of 575 nm or more in the light from the light source system and transmits other wavelength light. Of the light from the light transmitted through the first flat plate type dichroic mirror, one having a long wavelength transmission type spectral characteristic of reflecting blue (B) having a visible wavelength of 500 nm or less and transmitting other wavelength light was used. The light transmitted through the first and second flat plate type dichroic mirrors was green (G).

【0208】図1に示されるように、光源系1 から出射
された光は、発散光となって反射型液晶光学素子ブロッ
ク31、32、33に放出されるため、その間に配置された二個
のダイクロイックミラー21、22 への入射角は面内位置に
よって異なる。
As shown in FIG. 1, the light emitted from the light source system 1 becomes divergent light and is emitted to the reflection type liquid crystal optical element blocks 31, 32 and 33. The angle of incidence on the dichroic mirrors 21 and 22 depends on the in-plane position.

【0209】すなわち、図1の平面図において、第1の
平板型ダイクロイックミラー21ではダイクロイックミラ
ーの図中上側ほど、入射光線の入射角度がα1より小さ
な値となり、第2の平板型ダイクロイックミラー22では
ダイクロイックミラーの図中下側ほど入射光線の入射角
度がα2より小さな値となっている。
That is, in the plan view of FIG. 1, in the first flat plate type dichroic mirror 21, the incident angle of the incident light ray becomes a value smaller than α1 toward the upper side of the dichroic mirror in the figure, and in the second flat plate type dichroic mirror 22, The lower the dichroic mirror in the figure is, the smaller the incident angle of incident light is below α2.

【0210】このように、ダイクロイックミラーへの入
射角が面内で異なる場合でも面内の分光特性が同一にな
るように、ダイクロイックミラーの分光特性を決める誘
電体多層膜の膜厚分布が、第1の平板型ダイクロイック
ミラーでは上側に比べ下側ほど、第2の平板型ダイクロ
イックミラーでは下側に比べ上側ほど厚くなるように成
膜している。
As described above, the film thickness distribution of the dielectric multi-layer film that determines the spectral characteristics of the dichroic mirror is set so that the spectral characteristics of the in-plane are the same even when the incident angles to the dichroic mirror are different in the plane. In the flat plate type dichroic mirror of No. 1, the film is formed so that the lower side is thicker than the upper side, and in the second flat plate type dichroic mirror, the upper side is thicker than the lower side.

【0211】反射型液晶光学素子の入射光と反射光は、
図1の平面図では同じ射影光路を通るため、入射光と反
射光とで斜入射の影響は同じであり、上記ダイクロイッ
クミラーの分光特性が有効である。また、図2の側面図
では、反射型液晶光学素子の入射光と反射光は入射角が
異なるが、角度分散中心の傾斜角が6°と図1の平面図
における30°に比べて小さいため、その分光特性に及
ぼす影響は少ない。したがって、図1の平面図における
紙面内方位にダイクロイックミラーの誘電体多層膜の膜
厚分布を形成すればよい。
Incident light and reflected light of the reflective liquid crystal optical element are
Since the plan view of FIG. 1 passes through the same projecting light path, the influence of oblique incidence is the same for incident light and reflected light, and the spectral characteristics of the dichroic mirror are effective. Further, in the side view of FIG. 2, the incident light and the reflected light of the reflective liquid crystal optical element have different incident angles, but the inclination angle of the angular dispersion center is 6 °, which is smaller than 30 ° in the plan view of FIG. , Its influence on the spectral characteristics is small. Therefore, the film thickness distribution of the dielectric multilayer film of the dichroic mirror may be formed in the in-plane direction in the plan view of FIG.

【0212】前述したように、このような構成ではB・
Gの色純度は問題ないが、このままではR中に黄色(波
長575nm〜595nm)が混入するため、純度の高
い赤色が得られず橙色となった。特に、メタルハライド
ランプを用いているときには、この波長域に強い発光ピ
−クが生じやすく、色純度の劣化が顕著となる。そこ
で、R用の反射型液晶表示素子31A の誘電体多層膜によ
る反射膜を、595nm以上の可視光波長を反射し、あ
わせて少なくとも575nm〜590nmまでの光を透
過する短波長透過型の分光特性を有するダイクロイック
フィルタとした。
As described above, B.
The color purity of G is not a problem, but as it is, yellow (wavelength of 575 nm to 595 nm) is mixed into R, so that a highly pure red color is not obtained and the color becomes orange. In particular, when a metal halide lamp is used, a strong light emitting peak is likely to occur in this wavelength range, and the color purity is significantly deteriorated. Therefore, the reflective film made of the dielectric multilayer film of the reflective liquid crystal display element 31A for R has a short wavelength transmission type spectral characteristic that reflects visible light wavelengths of 595 nm or more and transmits light of at least 575 nm to 590 nm in total. Was used as the dichroic filter.

【0213】なお、ダイクロイックミラー透過・反射に
伴うBGRの光路長の相違を補正するため、各反射型液
晶表示セル31A、32A、33A に接合された集光レンズ31B、32
B、33B の厚みを異なるようにした。すなわち、R用、B
用、G用の順で集光レンズが厚いものを用いた。
Incidentally, in order to correct the difference in the optical path length of the BGR due to the transmission / reflection of the dichroic mirror, the condenser lenses 31B, 32 joined to the respective reflection type liquid crystal display cells 31A, 32A, 33A.
B and 33B have different thickness. That is, for R, B
The thicker condensing lens was used in the order of G and G.

【0214】光源系の楕円鏡の第2焦点近傍の開口13か
ら放射された発散光は、このようにして色分離合成用の
ダイクロイックミラー21、22 によってRGBに色分離さ
れた後、各反射型液晶表示素子31A、32A、33A に接合され
た集光レンズ31B、32B、33B によりほぼ平行光化され、反
射型液晶表示素子31A、32A、33A に入射する。反射型液晶
表示素子の反射面からの反射光は再び同一の集光レンズ
により集光され、楕円鏡の第2焦点近傍の開口と共役な
像が楕円鏡の第2焦点位置の開口に重ならない位置に生
成される。
The divergent light emitted from the opening 13 near the second focus of the elliptical mirror of the light source system is color-separated into RGB by the dichroic mirrors 21 and 22 for color separation / synthesis in this way, and then each reflection type. The light is collimated by the condenser lenses 31B, 32B, 33B joined to the liquid crystal display elements 31A, 32A, 33A, and enters the reflective liquid crystal display elements 31A, 32A, 33A. The reflected light from the reflecting surface of the reflective liquid crystal display element is condensed again by the same condenser lens, and the image conjugate with the opening near the second focal point of the elliptic mirror does not overlap the opening at the second focal point position of the elliptic mirror. Generated in position.

【0215】投射光学系は投射レンズと拡散光除去系か
らなり、拡散光を減ずる装置である絞り41はその開口径
が可変できる構成とし、それが複数のレンズから構成さ
れる投射レンズ42の内部に設置され、楕円鏡の第2焦点
位置の開口13と共役な像が投射レンズの可変絞り位置に
対応するように投射光学系4 を配置した。この絞り41を
構成要素に含む投射光学系4 により、図示されていない
投射スクリーンに投射される。
The projection optical system is composed of a projection lens and a diffused light removing system, and the diaphragm 41, which is a device for reducing diffused light, has a structure in which its aperture diameter is variable, and the inside of the projection lens 42 is composed of a plurality of lenses. The projection optical system 4 is arranged so that the image conjugate with the aperture 13 at the second focal position of the elliptic mirror corresponds to the variable diaphragm position of the projection lens. The projection optical system 4 including the diaphragm 41 as a component projects the light onto a projection screen (not shown).

【0216】このとき、反射型液晶表示素子への入射光
の指向性は、光源光学系1 の可変開口絞り13の直径Ψと
集光レンズ31B、32B、33B の焦点距離fによって定まる広
がり角、δ1(=2tan-1( Ψ/2f) )によって表
現できる。また、投射光学系4 の拡散光除去用可変開口
絞り41の直径φと、集光レンズ31B、32B、33B の焦点距離
fによって投射される光の指向性の広がり角である集光
角δ2が定まる。
At this time, the directivity of the incident light to the reflection type liquid crystal display device is determined by the diameter Ψ of the variable aperture diaphragm 13 of the light source optical system 1 and the focal length f of the condenser lenses 31B, 32B, 33B. It can be expressed by δ1 (= 2 tan −1 (Ψ / 2f)). Further, the diameter φ of the variable aperture stop 41 for removing diffused light of the projection optical system 4 and the converging angle δ2 which is the divergence angle of the directivity of the light projected by the focal length f of the condensing lenses 31B, 32B and 33B. Determined.

【0217】光源系1 の可変式開口絞り13と投射光学系
4 の可変式の第2の開口絞り41は、光源光学系の出射光
束の広がり角δ1と集光角δ2がほぼ等しくなるように
各々の開口直径を調整し可変することが、光利用率およ
びコントラスト比を劣化させないために好ましい。
Variable aperture stop 13 of light source system 1 and projection optical system
The variable second aperture stop 41 of 4 can adjust and vary the respective aperture diameters so that the divergence angle δ1 of the light flux emitted from the light source optical system and the converging angle δ2 are substantially equal. It is preferable because it does not deteriorate the contrast ratio.

【0218】このような構成の投射型カラー液晶表示装
置を用いて、δ1=δ2の条件のもとで光源系の可変式
開口絞り13と投射光学系の可変式第2の開口絞り41を変
化させ角度δ1=δ2を変えて、投射スクリーン上での
コントラスト比および光束を測定した。その結果を表1
にまとめた。
By using the projection type color liquid crystal display device having such a configuration, the variable aperture stop 13 of the light source system and the variable second aperture stop 41 of the projection optical system are changed under the condition of δ1 = δ2. Then, the contrast ratio and the luminous flux on the projection screen were measured while changing the angle δ1 = δ2. The results are shown in Table 1.
Summarized in.

【0219】なお、表1は裏面電極基板として透明電極
膜上に反射面として誘電体多層膜が形成された反射型光
学素子を用いた測定結果から、TFTアレイが形成され
た反射型液晶光学素子を用いた場合の性能を光学的計算
によって得たものを示す。
Table 1 shows the results of measurement using a reflective optical element in which a dielectric multilayer film was formed as a reflective surface on a transparent electrode film as the back electrode substrate, and the reflective liquid crystal optical element in which a TFT array was formed. The performance when using is obtained by optical calculation.

【0220】[0220]

【表1】 [Table 1]

【0221】投射スクリーンが設置された室内が明るい
場合、周囲光の影響で画像の黒レベルの光量が増加して
しまうため、視認性の良い高コントラスト表示を得るた
めには、角度δ1(=δ2)を10°〜12°程度に設
定し、投射光束を大きくとることが好ましい。一方、室
内が暗い場合、周囲光の影響はなく、画像の黒レベルの
光量が直接認識されるとともに、必要以上のスクリーン
輝度は眩しさとなり視認性を低下させるため、角度δ1
(=δ2)を4°〜6°程度に設定し、コントラスト比
を高くとり黒レベル階調性を再現することが好ましい。
When the room in which the projection screen is installed is bright, the amount of light at the black level of the image increases due to the influence of ambient light. Therefore, in order to obtain a high-contrast display with good visibility, the angle δ1 (= δ2 ) Is set to about 10 ° to 12 °, and a large projected light flux is preferably set. On the other hand, when the room is dark, there is no influence of ambient light, the amount of light at the black level of the image is directly recognized, and unnecessary screen brightness becomes dazzling and reduces visibility.
It is preferable that (= δ2) is set to about 4 ° to 6 °, the contrast ratio is made high, and the black level gradation is reproduced.

【0222】本実施例における二個の可変アパーチャー
の利用により、このような周囲環境の明暗に応じたスク
リーン投射像の明るさおよびコントラスト比を容易に調
整することができた。また、スクリーン上での光量分布
は中心に対し周辺でも50%以上と均一性が高く、色の
面内分布も均一であった。
By using the two variable apertures in this embodiment, it was possible to easily adjust the brightness and contrast ratio of the screen projection image according to the brightness of the surrounding environment. Further, the light amount distribution on the screen was highly uniform with 50% or more around the center and around the center, and the in-plane color distribution was also uniform.

【0223】また、投射像のRGB色純度はCRT以上
の色純度を示し、白の色度座標も含めてNTSCの規格
色純度を達成するものであった。
Further, the RGB color purity of the projected image showed a color purity of CRT or higher, and the standard color purity of NTSC including the chromaticity coordinates of white was achieved.

【0224】本実施例ではアクティブマトリクスとして
耐光性が高い多結晶Siを用いたが、遮光膜を厚く形成
することによって遮光度を高めればアモルファスSiを
用いてもよい。また、Si単結晶ウェーハ上に画素毎に
トランジスタを形成したアクティブマトリクスでもよ
い。この場合、誘電体多層膜ミラーのフィルタ作用を利
用して不要な光を透過させることによってR光の色純度
を向上させることはできないため、R光の光路中に別途
575nm〜590nm波長域の光をカットするフィル
タを設ける必要がある。
In this embodiment, polycrystalline Si having high light resistance is used as the active matrix, but amorphous Si may be used if the light shielding film is made thick to increase the light shielding degree. Alternatively, an active matrix in which a transistor is formed for each pixel on a Si single crystal wafer may be used. In this case, the color purity of the R light cannot be improved by transmitting unnecessary light by using the filter action of the dielectric multilayer film mirror, and therefore, the light of the wavelength range of 575 nm to 590 nm is separately included in the optical path of the R light. It is necessary to provide a filter that cuts.

【0225】(実施例2)実施例1において、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
膜を用いた場合は、角度δ1(=δ2)=6°で、コン
トラスト比は90、光束は600ルーメンであった。ま
た、赤の色純度が悪く、橙色になった。しかし、第1の
ダイクロイックミラー21を構成する誘電体多層膜の膜厚
構成を変えて色分離分光特性のシャープネスを劣化させ
ることにより、黄色成分(565nm〜585nm)を
低減し、その結果CRT程度のRGBの色純度が得られ
た。
(Embodiment 2) In Embodiment 1, when an aluminum film is used as the back electrode and the reflection film instead of the back electrode and the reflection film, the angle δ1 (= δ2) = 6 ° and the contrast ratio is 90, the luminous flux was 600 lumens. In addition, the color purity of red was poor and it became orange. However, the yellow component (565 nm to 585 nm) is reduced by changing the film thickness configuration of the dielectric multilayer film forming the first dichroic mirror 21 to deteriorate the sharpness of the color separation spectral characteristic, and as a result, the CRT level is reduced. RGB color purity was obtained.

【0226】(参考例1)実施例2において、R用の集
光レンズ31B の平坦面に590nm以上の可視光を透過
し短波長光を吸収するカラーフィルタを全面に塗布した
後、反射型液晶表示素子31A に接合する。その結果、実
施例2に比べて赤の色純度が実施例1程度に向上する。
Reference Example 1 In Example 2, after a color filter that transmits visible light of 590 nm or more and absorbs short wavelength light is applied to the entire flat surface of the R condenser lens 31B, the reflective liquid crystal is applied. It is bonded to the display element 31A. As a result, the color purity of red is improved to that of Example 1 as compared with Example 2.

【0227】(参考例2)実施例1において、光源系1
の錐体状プリズム14の代わりに錐体状反射体15aを用
い、図4に示す構成とした。ガラスブロックをその頂角
θb1が160°となるよう錐体状に加工・研磨し、錐体
状表面に可視光を反射し赤外光を透過するコールドミラ
ーを形成する。このような錐体状反射体を楕円鏡の12の
第2焦点位置近傍に配置するとともに、楕円鏡12 から
の入射光の光軸と色分離合成系2 への出射光の光軸が6
0°の角度を成すように光源系1 を配置する。その結
果、実施例1と同程度の特性が得られる。
Reference Example 2 In Example 1, the light source system 1
A conical reflector 15a was used in place of the conical prism 14 of FIG. The glass block is processed and polished into a cone shape so that the apex angle θb1 is 160 °, and a cold mirror that reflects visible light and transmits infrared light is formed on the surface of the cone. Such a cone-shaped reflector is arranged near the second focal point position of the elliptic mirror 12, and the optical axis of the incident light from the elliptic mirror 12 and the optical axis of the outgoing light to the color separation / combination system 2 are six.
The light source system 1 is arranged so as to form an angle of 0 °. As a result, characteristics similar to those of the first embodiment can be obtained.

【0228】(参考例3)実施例1において、裏電極基
板上の画素電極以外からの反射光を低減し能動素子を充
分遮光するため、電気絶縁性の感光性ポリマー遮光膜の
代わりに金属膜を表示画素電極以外の誘電体多層膜ミラ
ー面上に形成するとともに、その電極電位を表電極基板
の透明電極電位と一致するように配線する。このような
反射型液晶表示素子の構造の拡大図を図28、図29に
示す。図28は平面図、図29は図28の切断線X1−
X2での断面図である。
Reference Example 3 In Example 1, in order to reduce light reflected from portions other than the pixel electrode on the back electrode substrate and sufficiently shield active elements, a metal film was used instead of the electrically insulating photosensitive polymer light shielding film. Is formed on the surface of the dielectric multilayer film mirror other than the display pixel electrode, and wiring is performed so that the electrode potential thereof matches the transparent electrode potential of the front electrode substrate. 28 and 29 show enlarged views of the structure of such a reflective liquid crystal display element. 28 is a plan view, and FIG. 29 is a section line X1- of FIG.
It is sectional drawing in X2.

【0229】その結果、表示画素電極以外の部分は全て
印加電圧0Vに対応した散乱状態となるため暗表示とな
りコントラスト比が向上し、また、強い入射光に対して
も光誘起電流の発生に伴う投射画像の劣化が改善され
る。このとき、液晶固化物複合体層と接する金属膜上に
反射防止膜を積層するとさらに表示画素電極以外の部分
の暗レベルが低下し、コントラスト比が向上する。
As a result, all the portions other than the display pixel electrode are in a scattering state corresponding to the applied voltage of 0 V, so that the display is dark and the contrast ratio is improved, and the photo-induced current is generated even with strong incident light. The deterioration of the projected image is improved. At this time, if an antireflection film is laminated on the metal film in contact with the liquid crystal solidified composite layer, the dark level of the portion other than the display pixel electrode is further lowered, and the contrast ratio is improved.

【0230】(参考例4)実施例1において、反射型液
晶表示素子としてアモルファス・シリコンTFTアクテ
ィブマトリクスを用いる場合の実施例を以下に説明す
る。
Reference Example 4 An example in which an amorphous silicon TFT active matrix is used as the reflective liquid crystal display element in Example 1 will be described below.

【0231】ガラス基板の片側表面に作製する反射型T
FTアレイの断面図を図26に示す。まず、ガラス基板
833 上にTFTアレイのゲート電極を形成し、さらに、
この上にゲ−ト絶縁体層、アモルファス・シリコン半導
体層および保護絶縁体層の三層を成膜およびパターニン
グし、次に、ソース電極862 およびドレイン電極836Aを
成膜・パターニングすることによって、配線電極および
能動素子を作製する。
A reflection type T formed on one surface of a glass substrate
A cross-sectional view of the FT array is shown in FIG. First, the glass substrate
Form the gate electrode of the TFT array on 833, and
A gate insulating layer, an amorphous silicon semiconductor layer, and a protective insulating layer are deposited and patterned on this, and then a source electrode 862 and a drain electrode 836A are deposited and patterned to form a wiring. Fabricate electrodes and active devices.

【0232】なお、入射光のうち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
制するために、裏面電極基板の各TFT839 に対応した
位置に遮光膜を形成してもよい。反射型液晶表示素子と
するために、上述のTFTアレイの形成されたこの裏電
極基板上に、屈折率1.45のSiO2 と屈折率2.1
のTa25 を交互に各光学膜厚nd=λ/4(λ:各
RGBにおける波長)で23層積層し、各々RGB波長
帯で反射率が98%以上となるような誘電体多層膜837
による反射面を表示面全体に形成する。この時、各誘電
体多層膜837 の総膜厚は1. 6〜2. 1μm程度であ
る。
A light-shielding film is formed on the back electrode substrate at a position corresponding to each TFT 839 in order to completely block the leaked light entering the TFT out of the incident light and suppress the deterioration of the image quality due to the photosensitivity of the TFT. You may. In order to obtain a reflective liquid crystal display device, SiO 2 having a refractive index of 1.45 and a refractive index of 2.1 are formed on the back electrode substrate on which the above-mentioned TFT array is formed.
23 layers of Ta 2 O 5 are alternately laminated with an optical film thickness of nd = λ / 4 (λ: wavelength in each RGB), and a dielectric multilayer film having a reflectance of 98% or more in each RGB wavelength band. 837
The reflective surface is formed on the entire display surface. At this time, the total film thickness of each dielectric multilayer film 837 is about 1.6 to 2.1 μm.

【0233】さらに、各TFTのドレイン電極836Aに対
応した誘電体多層膜837 の位置にコンタクトホール861
を形成した後、透明画素電極836BとしてITOを成膜お
よびパターニングし、反射型裏面電極基板833 を三枚作
製する。このとき、裏電極基板側に形成されたドレイン
電極836Aと誘電体多層膜837 上に形成された透明画素電
極836Bとが導通を確保するとともに、透明画素電極836B
間にTFTおよび大半の画素の配線電極が位置しない
で、透明画素電極836Bの下に覆い隠し配置されるような
構成とする。
Further, a contact hole 861 is formed at the position of the dielectric multilayer film 837 corresponding to the drain electrode 836A of each TFT.
After forming, the ITO is formed and patterned as the transparent pixel electrode 836B, and three reflective back electrode substrates 833 are manufactured. At this time, the drain electrode 836A formed on the back electrode substrate side and the transparent pixel electrode 836B formed on the dielectric multilayer film 837 ensure electrical continuity and the transparent pixel electrode 836B is formed.
The TFT and the wiring electrodes of most of the pixels are not located between them, and the TFTs and the wiring electrodes of most of the pixels are hidden under the transparent pixel electrode 836B.

【0234】誘電体多層膜ミラー837 は耐熱性に優れ、
成膜後の加熱工程を経ても光学特性が変化しないため高
い反射率が維持できる。一方、アルミニウム・ミラーの
場合は成膜後の加熱工程を経た場合、表面の平坦性が著
しく劣化し実効的な反射率が低下することが知られてい
る。
The dielectric multilayer mirror 837 has excellent heat resistance,
Since the optical characteristics do not change even after the heating process after film formation, high reflectance can be maintained. On the other hand, in the case of an aluminum mirror, it is known that the flatness of the surface remarkably deteriorates and the effective reflectance decreases when a heating process after film formation is performed.

【0235】また、誘電体多層膜ミラー837 の膜厚が1
μm以上と大きいため、透明画素電極をデータ配線やゲ
ート配線に重ねても重なりの容量は小さいため、電気信
号波形の鈍り等のTFT駆動上の大きな障害を回避する
ことができる。また、実施例1と同様に、裏電極基板の
裏面上に残留透過光の裏面反射を低減するために、光吸
収黒色塗料841 を塗布する。
The film thickness of the dielectric multilayer mirror 837 is 1
Since it is as large as μm or more, even if the transparent pixel electrode is overlapped with the data wiring or the gate wiring, the overlapping capacitance is small, so that a large obstacle in driving the TFT such as a blunt electric signal waveform can be avoided. Further, as in Example 1, a light absorbing black paint 841 is applied on the back surface of the back electrode substrate in order to reduce back surface reflection of residual transmitted light.

【0236】また、表電極基板831 として、表示面に対
応した部分のみに研磨材を吹き付けるサンドブラスト法
により微細な凹凸を形成し、その上にITO透明電極83
5 を成膜することにより界面での正規反射光を低減した
ガラス基板を用いた。この表電極基板831 の透明電極面
において、透明画素電極836B以外の部分およびTFTに
対応した位置に遮光膜を形成することにより遮光性を高
めてもよい。
Further, as the front electrode substrate 831, fine irregularities are formed by a sand blast method in which an abrasive is sprayed only on the portion corresponding to the display surface, and the ITO transparent electrode 83 is formed thereon.
A glass substrate was used in which the regular reflection light at the interface was reduced by depositing 5. The light-shielding property may be enhanced by forming a light-shielding film on the transparent electrode surface of the front electrode substrate 831 at a position corresponding to the portion other than the transparent pixel electrode 836B and the TFT.

【0237】この裏電極基板833 と表電極基板831 の周
辺部をシール材でシールしてRGB三個の反射型セルを
作製する。セル形状は対角2.1インチ、画素数は縦4
80個×横640個、各画素サイズは約67μm×67
μmとする。また、コンタクトホールを介して誘電体多
層膜837 上に形成された透明画素電極836Bの画素占有面
積(開口率)は85%程度の高い値が確保され、従来の
TN型液晶光学素子に比べて飛躍的に大きな開口率を実
現できる。
Peripheral portions of the back electrode substrate 833 and the front electrode substrate 831 are sealed with a sealing material to produce three RGB reflective cells. The cell shape is a diagonal of 2.1 inches and the number of pixels is 4 vertically.
80 pixels x 640 pixels, each pixel size is about 67μm x 67
μm. Further, the pixel occupying area (aperture ratio) of the transparent pixel electrode 836B formed on the dielectric multilayer film 837 through the contact hole is as high as about 85%, which is higher than that of the conventional TN type liquid crystal optical element. A dramatically large aperture ratio can be realized.

【0238】これに実施例1と同様にして、液晶固化物
複合体を注入・露光し、三個の反射型液晶表示素子を作
製する。これらの反射型液晶表示素子の駆動電圧はいず
れも約5. 5Vと低駆動電圧で動作する。
Then, in the same manner as in Example 1, a liquid crystal solidified composite is injected and exposed to produce three reflective liquid crystal display elements. The driving voltage of each of these reflective liquid crystal display elements is a low driving voltage of about 5.5V.

【0239】さらに、実施例1と同様に、反射型液晶表
示素子の裏電極基板の裏面に光吸収用の黒塗料841 を塗
布し、その上から温度測定用の熱電対が取り付けられた
ヒータ内蔵の放熱板を接着し、背後に空冷ファンを設け
液晶表示素子の温度を調整できる機構とする。
Further, as in Example 1, a black paint 841 for absorbing light was applied to the back surface of the back electrode substrate of the reflection type liquid crystal display element, and a thermocouple for temperature measurement was attached to the black paint 841 from the top of the built-in heater. The heat radiation plate is attached and an air-cooling fan is provided behind it so that the temperature of the liquid crystal display element can be adjusted.

【0240】実施例1の投射型液晶表示装置と比較し
て、以下の構成要素が異なる以外は同じ光学系の構成と
する。図1〜図2において、平凸球面レンズ31B、32B、33
B として焦点距離120mmの平凸球面レンズを用い、
光源系1 において、光源11に150W、アーク長4mm
のメタルハライドランプを用いる。
Compared with the projection type liquid crystal display device of Example 1, the configuration of the optical system is the same except that the following components are different. 1 and 2, plano-convex spherical lenses 31B, 32B, 33
A plano-convex spherical lens with a focal length of 120 mm is used as B,
In the light source system 1, the light source 11 has a power of 150 W and an arc length of 4 mm.
Use the metal halide lamp of.

【0241】本参考例では、赤色中(R)に混入した黄
色(Y:波長575nm〜595nm)を取り除くため
に、集光レンズ31B と液晶表示素子31A との間に色ガラ
スフィルタ(HOYA(株):シャープカットフィルタ
R−60)を装着する。
In this reference example, in order to remove the yellow color (Y: wavelength 575 nm to 595 nm) mixed in the red color (R), a colored glass filter (HOYA (stock) was used between the condenser lens 31B and the liquid crystal display element 31A. ): Wear a sharp cut filter R-60).

【0242】このような構成の投射型カラー液晶表示装
置を用いて、δ1=δ2の条件のもとで光源系1 の可変
式開口絞り13と投射光学系の可変式第2の開口絞り41を
変化させ角度δ1=δ2を変えて、投射スクリーン上で
のコントラスト比および光束を光学的に計算した。その
結果を表2に示す。
Using the projection type color liquid crystal display device having such a configuration, the variable aperture stop 13 of the light source system 1 and the variable second aperture stop 41 of the projection optical system are provided under the condition of δ1 = δ2. The contrast ratio and the luminous flux on the projection screen were optically calculated by changing the angle δ1 = δ2. The results are shown in Table 2.

【0243】[0243]

【表2】 [Table 2]

【0244】実施例1に比べて、小型な液晶表示素子と
低消費電力のランプを用いているにもかかわらず、高い
光利用効率を実現することが可能である。
Compared with the first embodiment, it is possible to realize high light utilization efficiency, although a small liquid crystal display element and a low power consumption lamp are used.

【0245】(参考例5)参考例4の構成中から、誘電
体多層膜ミラー837 と透明画素電極836Bの代わりにSi
N絶縁体層とアルミニウム反射電極層を用いる。
Reference Example 5 In the configuration of Reference Example 4, Si is used instead of the dielectric multilayer mirror 837 and the transparent pixel electrode 836B.
An N insulator layer and an aluminum reflective electrode layer are used.

【0246】図26に示すように、TFTアレイ上にS
iN絶縁体層837 を約2μm成膜し、コンタクトホール
を形成した後アルミニウム反射電極層836Bを成膜してド
レイン電極836Aと導通を確保する。アルミニウム成膜後
に、表面を研磨により平坦化した後画素電極としてパタ
ーニングする。この反射型液晶表示素子の構成は、例え
ば1989年電子情報通信学会秋期全国大会予稿集の5
〜30頁の「ハイビジョン用液晶投射型テレビの反射型
高密度TFTアレイ」に記載されている。他の構成は参
考例4と同じである。
As shown in FIG. 26, S is formed on the TFT array.
An iN insulator layer 837 is formed to a thickness of about 2 μm, a contact hole is formed, and then an aluminum reflective electrode layer 836B is formed to secure electrical continuity with the drain electrode 836A. After the aluminum film is formed, the surface is flattened by polishing and then patterned as a pixel electrode. The structure of this reflective liquid crystal display device is, for example, 5 of the proceedings of the 1989 IEICE Autumn National Convention.
Pp. 30, "Reflective High Density TFT Array of Liquid Crystal Projection Television for HDTV". Other configurations are the same as those in Reference Example 4.

【0247】その結果、誘電体多層膜ミラーに比べてア
ルミニウム・ミラーの方が反射率が低いことと、平坦な
鏡面反射面が得らにくいことから、光利用効率とコント
ラスト比が参考例4に比べてやや劣ること以外は同じ特
性が得られる。
As a result, the aluminum mirror has a lower reflectance than the dielectric multilayer film mirror, and it is difficult to obtain a flat specular reflection surface. Therefore, the light utilization efficiency and the contrast ratio are shown in Reference Example 4. The same characteristics can be obtained except that it is slightly inferior.

【0248】(参考例6)参考例4において、表電極基
板831 として平坦なガラス表面に遮光膜(ブラックマト
リクス)が形成された後にITO/SiO2 /ITOの
3層構造の反射防止効果を有する透明電極膜を形成す
る。その結果、微細な凹凸面が形成された表電極基板を
用いる参考例4に比較して、コントラスト比が30%程
度低下すること以外は同じ特性が得られる。
Reference Example 6 In Reference Example 4, after a light-shielding film (black matrix) is formed on a flat glass surface as a front electrode substrate 831, it has an antireflection effect of a three-layer structure of ITO / SiO 2 / ITO. A transparent electrode film is formed. As a result, the same characteristics can be obtained as compared with Reference Example 4 in which the front electrode substrate having a fine uneven surface is used, except that the contrast ratio is reduced by about 30%.

【0249】(参考例7)参考例4において、光源系1
の錐体状プリズム14の代わりに拡散板を用いる。その結
果、参考例4に比較してスクリーン中心付近の光束が減
少するため光利用効率が約半減すること以外は同程度の
特性が得られる。
Reference Example 7 In Reference Example 4, the light source system 1
A diffuser plate is used instead of the conical prism 14 of FIG. As a result, as compared with the reference example 4, the luminous flux near the center of the screen is reduced, and thus the same characteristics are obtained except that the light utilization efficiency is reduced to about half.

【0250】(参考例8)参考例4において、光源系1
の集光鏡として単一の楕円鏡の代わりに図25に示した
ような楕円鏡と球面鏡を組み合わせて用いる。各反射面
にはコールドミラーが形成され、光源11の発光部を楕円
鏡の第1焦点近傍に配置するとともに、球面鏡の曲率中
心とほぼ一致するように調整する。さらに、楕円鏡の第
2焦点近傍に錐体状プリズム14を配置する。その結果、
参考例4に比較して光利用効率が向上する。
Reference Example 8 In Reference Example 4, the light source system 1
Instead of a single elliptic mirror, an elliptic mirror and a spherical mirror as shown in FIG. A cold mirror is formed on each reflecting surface, and the light emitting portion of the light source 11 is arranged in the vicinity of the first focal point of the elliptic mirror and is adjusted so as to substantially coincide with the center of curvature of the spherical mirror. Further, the conical prism 14 is arranged near the second focus of the elliptical mirror. as a result,
The light utilization efficiency is improved as compared with Reference Example 4.

【0251】(比較例1)実施例1の光学系の代わり
に、単一集光レンズと45°入射交差型平板ダイクロイ
ックミラーを構成要素とする図20と図21に示した従
来型の光学系を用いる場合、コントラスト比は同程度で
あるが、スクリーン光束および色純度は実施例1に比べ
劣り、光学系全体の容積が実施例1に比べ二倍以上と大
型化してしまい、さらに、投射像の中央にダイクロイッ
クミラーの交差部に対応した陰が投影されるため均一な
光量分布とならない。
(Comparative Example 1) Instead of the optical system of Example 1, the conventional optical system shown in FIGS. 20 and 21 having a single condenser lens and a 45 ° incidence cross type flat plate dichroic mirror as its constituent elements. In the case of using, the contrast ratio is about the same, but the screen light flux and the color purity are inferior to those in the first embodiment, and the volume of the entire optical system becomes twice or more as large as that in the first embodiment. Since the shadow corresponding to the intersection of the dichroic mirrors is projected in the center of, the light intensity distribution is not uniform.

【0252】(比較例2)実施例1の光学系の代わり
に、単一集光レンズと45°入射ダイクロイックプリズ
ムを構成要素とする図18、図19に示した従来型の光
学系を用いる場合、コントラスト比は同程度であるが、
スクリーン光束、光量分布均一性および色純度は実施例
1に比べ劣り、光学系全体の容積が実施例1に比べ二倍
以上と大型化してしまう。
(Comparative Example 2) In the case of using the conventional optical system shown in FIGS. 18 and 19 having a single condensing lens and a 45 ° incident dichroic prism as constituent elements instead of the optical system of Example 1. , The contrast ratio is similar,
The screen light flux, the uniformity of the light amount distribution, and the color purity are inferior to those in the first embodiment, and the volume of the entire optical system becomes twice as large as that in the first embodiment.

【0253】(比較例3)実施例1の光学系の代わり
に、単一集光レンズとプリズムブロック色分離合成系を
構成要素とする図31に示した従来型の光学系を用いる
場合、色純度は同程度であるが、スクリーン光束、光量
分布均一性およびコントラスト比は実施例1に比べ劣
り、光学系全体の容積が実施例1に比べ二倍以上と大型
化してしまう。
(Comparative Example 3) In the case of using the conventional optical system shown in FIG. 31 having a single condenser lens and a prism block color separation / combination system as components instead of the optical system of Example 1, Although the purity is about the same, the screen light flux, the uniformity of the light amount distribution, and the contrast ratio are inferior to those of the first embodiment, and the volume of the entire optical system becomes twice as large as that of the first embodiment.

【0254】上記の実施例1、2と各種の実施態様を示
す参考例を表4(実施例B1とB2、および、参考例b
1〜b8、比較例B1〜B3)にまとめた。
Reference examples showing Examples 1 and 2 above and various embodiments are shown in Table 4 (Examples B1 and B2, and Reference example b).
1 to b8 and Comparative Examples B1 to B3).

【0255】また、画像表示用の画素電極ではなくベタ
電極を備え、フルカラーの照明装置等に用いるような、
より簡単な構造の場合の液晶光学装置について、光学的
計算により性能比較を行いその結果(参考例A1〜A
6、比較例A1〜A3)を表3に示す。
In addition, a solid electrode is provided instead of a pixel electrode for image display, which is used in a full-color lighting device or the like.
Regarding the liquid crystal optical device having a simpler structure, performance comparison was performed by optical calculation, and the result was obtained (reference examples A1 to A).
6, Comparative Examples A1 to A3) are shown in Table 3.

【0256】この光学的計算での、各構成要素の近似的
な性能値や条件等を表5に示す。実際の楕円鏡や反射型
液晶光学素子の光学的な動作を完全にシミュレーション
するのは困難であるが、実用上で用い得る程度の近似解
が得られている。
Table 5 shows the approximate performance values and conditions of each component in this optical calculation. Although it is difficult to completely simulate the actual optical operation of an elliptic mirror or a reflective liquid crystal optical element, an approximate solution that can be practically used has been obtained.

【0257】[0257]

【表3】 [Table 3]

【0258】[0258]

【表4】 [Table 4]

【0259】[0259]

【表5】 [Table 5]

【0260】(参考例9)実施例1のTFTが画素毎に
形成された反射型液晶表示素子の代わりに、図14に示
すように、反射型の空間光変調器を用いる。裏電極基板
643 としてFAPを用いる。FAPは屈折率の相対的に
大きなガラスをコア、屈折率の相対的に小さなガラスを
クラッドとする直径10μmの光ファイバーを束ねて融
着したものを、スライス・研磨したガラス基板である。
Reference Example 9 A reflective spatial light modulator is used as shown in FIG. 14 in place of the reflective liquid crystal display element in which the TFT of Example 1 is formed for each pixel. Back electrode substrate
FAP is used as 643. The FAP is a glass substrate obtained by slicing and polishing a glass fiber having a relatively large refractive index as a core and a glass having a relatively small refractive index as a clad and bundling and fusing optical fibers having a diameter of 10 μm.

【0261】このFAPの片面に透明電極646 としてS
nO2 を成膜する。さらに、その上にアモルファスSi
光導電膜649 (膜厚10μm)、遮光膜650 としてCd
Te膜(膜厚1μm)を順次形成する。最後に、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波長帯におけ
る中心波長)で40層積層し、各々RGB波長帯で反射
率が99.9%以上となるような誘電体多層膜647 によ
る反射膜をその上に形成し裏電極基板643 を得る。
As a transparent electrode 646, S is formed on one surface of this FAP.
A film of nO 2 is formed. In addition, amorphous Si
Photoconductive film 649 (film thickness 10 μm), Cd as the light shielding film 650
Te films (film thickness 1 μm) are sequentially formed. Finally, 40 layers of SiO 2 having a refractive index of 1.45 and TiO 2 having a refractive index of 2.35 are alternately laminated at each optical film thickness nd = λ / 4 (λ: central wavelength in each RGB wavelength band). A back electrode substrate 643 is obtained by forming a reflective film of the dielectric multilayer film 647 on the RGB wavelength band so that the reflectance is 99.9% or more.

【0262】一方、表電極基板631 は実施例1と同じ
く、ガラス基板の一面に正規反射光を低減し透過光を極
端に低減しない程度の微細な凹凸が形成された面の上に
ITO透明電極635 が形成されたものを用いる。この裏
電極基板643 と表電極基板631の周辺部をシール材でシ
ールしてRGB3個のセル形状対角5インチの反射型セ
ルを作製する。
On the other hand, as in Example 1, the front electrode substrate 631 has an ITO transparent electrode on a surface on which fine irregularities are formed on one surface of the glass substrate to reduce the regular reflected light and not to extremely reduce the transmitted light. 635 is used. The peripheral portions of the back electrode substrate 643 and the front electrode substrate 631 are sealed with a sealing material to produce a reflection type cell having three RGB cell shapes and a diagonal of 5 inches.

【0263】実施例1と同様に、これにΔnが約0.2
4、Δεが約16のネマチック液晶をアクリレートモノ
マー、二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68w
t%の三個の反射型空間光変調器を作製する。
Similar to the first embodiment, Δn is about 0.2.
4. A solution in which a nematic liquid crystal having Δε of about 16 is uniformly dissolved with an acrylate monomer, a bifunctional urethane acrylate oligomer, and a photo-curing initiator is injected into the cell, and the liquid crystal solidified substance complex is cured by exposure to ultraviolet light, and the liquid crystal amount is 68w
Three reflective spatial light modulators with t% are produced.

【0264】この三個の反射型空間光変調器の表電極基
板を、実施例1と同じく、平凸球面レンズの平面に接合
する。また、反射型空間光変調器の裏電極基板であるF
APに、FAPをフェイス・プレートとする対角有効表
示面4.5インチのCRTを接合し、書き込み入力画像
とする。
The front electrode substrates of these three reflective spatial light modulators are bonded to the plane of the plano-convex spherical lens, as in the first embodiment. In addition, F, which is the back electrode substrate of the reflective spatial light modulator,
A CRT with a diagonal effective display surface of 4.5 inches using FAP as a face plate is joined to AP to be a writing input image.

【0265】このようにして反射型液晶表示素子31、32、
33を作製し、実施例1と同じ投射型装置に組み入れる。
その結果、実施例1ではTFTの開口率67%に対応し
た光しか利用できないが、本参考例の構成とした結果、
実効的に開口率が向上し投射光束を約二割増加できる。
他の光学特性は実施例1とほぼ同じとなる。
In this way, the reflective liquid crystal display elements 31, 32,
33 is made and incorporated into the same projection type device as in Example 1.
As a result, in Example 1, only light corresponding to a TFT aperture ratio of 67% can be used, but as a result of the configuration of this reference example,
The aperture ratio is effectively improved and the projected light flux can be increased by about 20%.
Other optical characteristics are almost the same as those in the first embodiment.

【0266】本参考例では、光画像書き込み材料として
アモルファスSi光導電膜を用いるが、光導電材料とし
てCdS膜、アモルファスSe、BI12SiO20単結晶
等を用いてもよい。
In this reference example, an amorphous Si photoconductive film is used as the photoimage writing material, but a CdS film, amorphous Se, BI 12 SiO 20 single crystal or the like may be used as the photoconductive material.

【0267】また、遮光膜としてCdTe膜以外に、S
iとSiO2 を交互に光学膜厚(屈折率×膜厚)が遮光
波長帯域の中心波長λに対してλ/4になるように積層
した誘電体多層膜ミラーでもよいし、実施例1で記載し
た微細炭素粒子が感光性ポリマー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ーでもよい。電気絶縁
性が高く、光吸収率の高い物質であれば用いることがで
きる。
In addition to the CdTe film as the light-shielding film, S
It is also possible to use a dielectric multilayer film mirror in which i and SiO 2 are alternately laminated so that the optical film thickness (refractive index × film thickness) is λ / 4 with respect to the central wavelength λ of the light shielding wavelength band. A black and highly electrically insulating photosensitive polymer in which the described fine carbon particles are dispersed in the photosensitive polymer may be used. Any substance having a high electric insulating property and a high light absorption rate can be used.

【0268】(参考例10)参考例9の反射型の空間光
変調器として、CTPを利用した反射型液晶表示素子を
用いる。本参考例では、図15に示すように、CTP75
0 の片側に実施例1と同様の誘電体多層膜ミラー737 を
形成し、反射型液晶表示素子の裏電極基板750 として用
いる。
Reference Example 10 As the reflective spatial light modulator of Reference Example 9, a reflective liquid crystal display element utilizing CTP is used. In this reference example, as shown in FIG.
A dielectric multilayer mirror 737 similar to that of the first embodiment is formed on one side of 0 and used as the back electrode substrate 750 of the reflective liquid crystal display element.

【0269】一方、表電極基板731 は実施例1と同じ
く、ガラス基板の一面に正規反射光を低減し透過光を極
端に低減しない程度の微細な凹凸が形成された面の上に
ITO透明電極735 が形成されたものを用いる。この裏
電極基板750 と表電極基板731の周辺部をシール材でシ
ールしてRGB3個のセル形状対角2インチの反射型セ
ルを作製する。
On the other hand, the front electrode substrate 731 is similar to the first embodiment in that the ITO transparent electrode is formed on one surface of the glass substrate on which fine irregularities are formed to the extent that regular reflection light is reduced and transmitted light is not extremely reduced. 735 is used. The periphery of the back electrode substrate 750 and the front electrode substrate 731 is sealed with a sealing material to produce a reflection type cell having three RGB cell shapes and diagonally 2 inches.

【0270】実施例1と同様に、これにΔnが約0.2
4、Δεが約16のネマチック液晶をアクリレートモノ
マー、二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68w
t%の三個の反射型液晶素子を作製する。この反射型液
晶素子のCTP750 の片面に画像に対応した電圧入力方
法として種々の方式が考えられる。
As in the first embodiment, Δn is about 0.2.
4. A solution in which a nematic liquid crystal having Δε of about 16 is uniformly dissolved with an acrylate monomer, a bifunctional urethane acrylate oligomer, and a photo-curing initiator is injected into the cell, and the liquid crystal solidified substance complex is cured by exposure to ultraviolet light, and the liquid crystal amount is 68w
Three reflective liquid crystal elements with t% are manufactured. Various methods are conceivable as a voltage input method corresponding to an image on one surface of the CTP750 of this reflective liquid crystal element.

【0271】例えば、予めCTP750 の誘電体多層膜ミ
ラーが形成されていない側の面にアモルファスSi膜の
ような光導電材料が形成され、その上に透明電極が成膜
されているCTPを裏電極基板として用い、表電極基板
731 の電極735 との間に一定の交流電圧を印加すること
によって、参考例9と同様の光画像書き込み型の反射型
空間光変調器が実現する。この場合、CTPの絶縁材料
として光吸収性の物質を用いることによって、参考例9
の遮光膜の機能を果たす。
For example, a CTP in which a photoconductive material such as an amorphous Si film is formed on the surface of the CTP750 on which the dielectric multilayer film mirror is not formed in advance, and a transparent electrode is formed thereon is used as a back electrode. Used as a substrate, front electrode substrate
By applying a constant AC voltage between the electrode 735 and the electrode 735 of 731, a reflective spatial light modulator of the optical image writing type similar to that of Reference Example 9 is realized. In this case, by using a light-absorbing substance as the insulating material for CTP, Reference Example 9
Functions as a light-shielding film.

【0272】別の例として、図16に示すように、CT
Pの片側にバンプ・ボンド760 を介してアクティブマト
リクス基板733 を接合してもよい。こうした構成とすれ
ばアクティブマトリクスの画素736 への印加電圧がCT
Pを通してそのまま液晶固化物複合体層732 に印加され
る。したがって、実施例1のようにアクティブマトリク
ス基板自体を反射型構成とする必要はなく、アクティブ
マトリクス基板の構成は透過型構成と全く同じでよい。
また、参考例9のように、光導電層を形成する必要はな
く、光書き込み用の入力画像を必要としないため構成が
単純になる。
As another example, as shown in FIG. 16, CT
The active matrix substrate 733 may be bonded to one side of P via bump bonds 760. With this configuration, the applied voltage to the pixel 736 of the active matrix is CT
It is directly applied to the liquid crystal solidified substance composite layer 732 through P. Therefore, unlike the first embodiment, the active matrix substrate itself does not need to have the reflection type configuration, and the configuration of the active matrix substrate may be exactly the same as the transmission type configuration.
Further, unlike the reference example 9, it is not necessary to form a photoconductive layer and an input image for optical writing is not required, so that the structure is simplified.

【0273】また別の参考例として、図17に示すよう
に、CTP750 の片側にCRTに用いられる電子銃774
と電子レンズ773 を組み合わせて電荷をCTP面に走査
することによって、画像情報電圧をCTPを通してその
まま液晶固化物複合体層732に印加してもよい。
As another reference example, as shown in FIG. 17, an electron gun 774 used for a CRT is provided on one side of the CTP 750.
The image information voltage may be directly applied to the liquid crystal solidified substance composite layer 732 through the CTP by scanning the charge on the CTP surface in combination with the electron lens 773.

【0274】電子銃774 からはマイナス電荷しか供給で
きないが、図17に示すように、このCTP面に近接し
てメッシュ電極772 を配置し、その印加電圧を調整する
ことによって、CTP面の絶縁体物質771 の二次電荷放
出特性を操作できるため、結果的にCTP面にプラス電
荷を供給することもできる。このとき、高速にプラス電
荷を供給するために二次電荷放出係数の大きな絶縁体材
料、例えばMgOやCaF2 等をCTP面に形成するこ
とが好ましい。
Although only a negative charge can be supplied from the electron gun 774, as shown in FIG. 17, the mesh electrode 772 is arranged close to this CTP surface, and the applied voltage is adjusted to adjust the insulator of the CTP surface. Since the secondary charge emission characteristics of substance 771 can be manipulated, it is also possible to supply a positive charge to the CTP surface. At this time, it is preferable to form an insulator material having a large secondary charge emission coefficient, such as MgO or CaF 2 , on the CTP surface in order to supply positive charges at a high speed.

【0275】また、電子銃書き込みの場合、CRT作製
プロセスを用いるため、反射型液晶表示素子の作製手順
は他のものと異なる。すなわち、図17に示されたCT
P750 をフェイス・プレートとするCRTを作製した
後、そのCTPを裏電極基板とした反射型セルを作製
し、さらに液晶固化物複合体を注入・露光して形成する
ことになる。
Further, in the case of writing with an electron gun, since the CRT manufacturing process is used, the manufacturing procedure of the reflection type liquid crystal display element is different from the others. That is, the CT shown in FIG.
After manufacturing a CRT using P750 as a face plate, a reflective cell using the CTP as a back electrode substrate is manufactured, and a liquid crystal solidified composite is further injected and exposed to form.

【0276】参考例9の空間光変調器の場合、書き込み
用の画像生成手段としてCRTや液晶表示素子を別途必
要としたが、図17のような構成の反射型液晶表示素子
とすることによって、蛍光体によって電荷エネルギーを
発光変換することなくCRTの電荷量情報を直接液晶固
化物複合体層に電圧として印加できるため構成が簡単に
なるとともに、蛍光体での発光変換に伴う解像度の劣化
およびエネルギー損失を低減できる。
In the case of the spatial light modulator of Reference Example 9, a CRT and a liquid crystal display element were separately required as the image generating means for writing, but by using the reflection type liquid crystal display element having the structure as shown in FIG. Since the CRT charge amount information can be directly applied as a voltage to the liquid crystal solidified composite layer without converting the charge energy into luminescence by the phosphor, the structure is simplified, and the deterioration of the resolution and energy due to the luminescence conversion by the phosphor is reduced. The loss can be reduced.

【0277】CTPを裏電極基板として用いる場合、裏
電極基板面に占める導電体部分の面積が実効的な画素電
極面となるため、導体部の占有面積は大きいほど好まし
い。実際のCTP作製上導体部の占有面積には限界があ
るため、導線が比較的細い場合でも画素電極面積を大き
くするため、CTPの反射面側に画素電極を形成するこ
とが好ましい。
When CTP is used as the back electrode substrate, the area of the conductor portion occupying the back electrode substrate surface becomes the effective pixel electrode surface, so that the occupied area of the conductor portion is preferably as large as possible. Since there is a limit to the area occupied by the conductor portion in actual CTP fabrication, it is preferable to form the pixel electrode on the reflection surface side of the CTP in order to increase the pixel electrode area even when the conducting wire is relatively thin.

【0278】すなわち、CTPの表面に金属膜または透
明電極膜を形成した後、画素形状にパターニングすれば
よい。画素電極として反射率の高い銀膜やアルミニウム
膜を用いた場合は反射層としての作用も合わせ持つ。一
方、透明画素電極の場合、その上全面に誘電体多層膜反
射層を形成することにより高い反射率と耐久性が達成さ
れる。
That is, the metal film or the transparent electrode film may be formed on the surface of the CTP and then patterned into a pixel shape. When a silver film or aluminum film having a high reflectance is used as the pixel electrode, it also functions as a reflective layer. On the other hand, in the case of a transparent pixel electrode, high reflectance and durability are achieved by forming a dielectric multilayer reflective layer on the entire surface thereof.

【0279】(参考例11)実施例1の反射型液晶表示
素子の代わりに、図11に示すような反射型液晶光学素
子を用いる。裏電極基板である集光鏡基板533 は、球面
に近い楕円面を有するガラスで、その平面側に微細な凹
凸が形成され、その上に透明電極536 が形成されてい
る。その楕円面側にはRGB各波長域に対応した誘電体
多層膜ミラー537 が形成されている。その分光特性は実
施例1と同様である。
Reference Example 11 Instead of the reflective liquid crystal display element of Example 1, a reflective liquid crystal optical element as shown in FIG. 11 is used. The condensing mirror substrate 533, which is a back electrode substrate, is a glass having an ellipsoidal surface close to a spherical surface, on the plane side of which fine irregularities are formed, and a transparent electrode 536 is formed thereon. On the elliptical surface side, a dielectric multilayer film mirror 537 corresponding to each wavelength region of RGB is formed. Its spectral characteristics are the same as in Example 1.

【0280】表電極基板531 は実施例1、2と同じく、
ガラス基板の一面に正規反射光を低減し透過光を極端に
低減しない程度の微細な凹凸が形成された面の上にIT
O透明電極535 が形成されたものを用いた。この裏電極
基板533 と表電極基板531 の周辺部をシール材でシール
してRGB三個のセル形状対角3インチの反射型セルを
作製し、液晶と光硬化性樹脂との相溶物を注入露光して
液晶固化物複合体を形成し、反射型液晶光学素子とす
る。
The front electrode substrate 531 is the same as in the first and second embodiments.
IT is formed on the surface of the glass substrate on which fine irregularities are formed to the extent that regular reflection light is reduced and transmitted light is not extremely reduced.
An O transparent electrode 535 was used. The peripheral portions of the back electrode substrate 533 and the front electrode substrate 531 are sealed with a sealing material to form a reflective cell having three RGB cell shapes and a diagonal of 3 inches, and a compatible material of liquid crystal and photocurable resin is prepared. Injection-exposure is carried out to form a liquid crystal solidified substance complex, which is used as a reflective liquid crystal optical element.

【0281】このようにして作製した反射型液晶光学素
子を、実施例1と同じ投射型装置に組み入れ、照明装置
として用いる。その結果、光源系と投射系の二種の開口
絞りを可変にし、三個の反射型液晶光学素子への印加電
圧を調整することにより、消光比1000:1以上であ
り、高速でフルカラーの調光が可能な小型の照明装置が
得られる。
The reflection type liquid crystal optical element thus manufactured is incorporated into the same projection type apparatus as in Example 1 and used as an illuminating apparatus. As a result, the extinction ratio is 1000: 1 or more by adjusting the voltage applied to the three reflective liquid crystal optical elements by making the two types of aperture diaphragms of the light source system and the projection system variable, and adjusting the full color at high speed. It is possible to obtain a small illuminating device that can emit light.

【0282】[0282]

【発明の効果】本発明の投射型カラー液晶光学装置で
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 color liquid crystal optical device of the present invention, as the liquid crystal material sandwiched between the front electrode substrate and the back electrode substrate, a liquid crystal solidified substance capable of electrically controlling the scattering state and the transmitting state is used. 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 significantly improved compared to the conventional TN type liquid crystal optical element, which is bright. A projected image is obtained.

【0283】本発明で用いている反射型液晶光学素子
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 reflection type liquid crystal optical element used in the present invention is capable of controlling high scattering property and high transmission property by changing the voltage application state, and has a substrate gap smaller than that of the transmission type. Since it can be narrow, it can be driven at a low voltage,
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.

【0284】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 reflecting film of the dielectric multilayer film is used as the reflecting film of the back electrode substrate, the problem of the deterioration of the optical mirror surface due to the reaction with the substrate interface material is unlikely to occur and the reflectance is high. It is easy to obtain a flat mirror surface without light absorption. Further, since it has no conductivity, there is no problem of short circuit with the wiring electrode.

【0285】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
スト比のよい投射表示を得ることができる。
Further, selective reflectivity can be imparted by the constitution 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.

【0286】また、反射型素子における表電極基板の液
晶固化物複合体層と接する透明電極面に微細な凹凸を形
成し正規反射を低減しているため、液晶固化物複合体層
が散乱状態の時の投射像への界面反射光の重畳が低減さ
れ、高コントラスト投射が実現できる。
Further, since fine irregularities are formed on the transparent electrode surface in contact with the liquid crystal solidified composite layer of the front electrode substrate in the reflective element to reduce regular reflection, the liquid crystal solidified composite layer is in a scattering state. Superimposition of the interface reflected light on the projection image at the time is reduced, and high contrast projection can be realized.

【0287】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する。また、TN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う問題も避けられるので、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, the optical characteristics have little wavelength dependence, and the color correction of the light source is almost unnecessary. Also has. Further, the problem of alignment treatment such as rubbing which is indispensable for the TN liquid crystal optical element and destruction of the active element due to the generation of static electricity accompanying it can be avoided, so that the manufacturing yield of the liquid crystal optical element can be greatly improved.

【0288】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
間短絡やスペーサの移動による能動素子の破壊という問
題も生じにくい。
Furthermore, since this liquid crystal solidified composite is in the form of a film after being cured, problems such as short circuit between substrates due to pressurization of substrates and breakage of active elements due to movement of spacers are unlikely to occur.

【0289】また、この液晶固化物複合体は、比抵抗が
従来のTN液晶光学素子の場合と同等であり、従来のD
SM液晶光学素子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 liquid crystal optical element, and the conventional D
Unlike the SM liquid crystal optical element, it is not necessary to provide a large storage capacitor for each pixel electrode, the active element can be easily designed, the ratio of the effective pixel electrode area can be easily increased, and the power consumption of the liquid crystal optical element can be reduced. Can be kept.

【0290】さらに、TN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。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あ
り、動画の表示も容易である。さらに、この液晶光学素
子の電気光学特性(V−Tカーブ)は、TN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 manufacturing process is easy because the manufacturing process of the TN liquid crystal optical element can be carried out only by removing the alignment film forming process. Further, a liquid crystal optical element using this liquid crystal solidified composite has a feature that the response time is short, and it is easy to display a moving image. Further, since the electro-optical characteristic (VT curve) of this liquid crystal optical element is a comparatively gentle characteristic as compared with the TN liquid crystal optical element, it can be easily applied to gradation display.

【0291】また、本発明に用いる液晶光学素子は、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
厳密に遮光しなくても投射時に光の漏れが少なく、隣接
画素間の間隙を遮光しなくとも支障ない。
[0291] Further, since the liquid crystal optical element for use in the present invention, by so as to substantially match the liquid crystal n o of using the refractive index of the solidified matrix, which light is scattered at the portion where no voltage is applied, Even if the portions other than the pixels are not strictly shielded by the light-shielding film, light leakage is small at the time of projection, and there is no problem even if the gap between adjacent pixels is not shielded.

【0292】このため、特に、能動素子として多結晶S
i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でき
る。ただし、反射型表示素子への入射光照度が非常に大
きな場合には、相対的に能動素子の遮光対策が必須とな
る。
Therefore, in particular, the polycrystalline S is used as an active element.
By using the active element according to i, a high-luminance projection light source can be used by simply providing no light-shielding film or a simple light-shielding film on the active element portion, and a high-luminance projection-type liquid crystal optical device can be easily obtained. be able to. Further, in this case, the light-shielding film may not be provided at all, or only a simple light-shielding film may be required, which further simplifies the production process. However, when the illuminance of incident light on the reflection type display element is very large, it is relatively necessary to take measures against light shielding of the active element.

【0293】また、色分離合成用のダイクロイックミラ
ーが二種二個の平板型ダイクロイックミラーからなり、
光学系における光軸とダイクロイックミラー面の法線と
のなす角度αが20°〜35゜となるように二個のダイ
クロイックミラーを交差させることなく順次配置し、二
種のダイクロイックミラー面のなす角度βが40゜〜7
0°となるように配置しているため、ダイクロイックミ
ラーの色分離合成の分光特性が優れている。その結果、
色純度の高いフルカラー投射光が得られるとともに、色
分離合成系が小型化された。
Further, the dichroic mirror for color separation / synthesis is composed of two types of two plate type dichroic mirrors,
The two dichroic mirror surfaces are sequentially arranged without intersecting each other so that the angle α formed by the optical axis of the optical system and the normal line of the dichroic mirror surface is 20 ° to 35 °, and the angle formed by the two types of dichroic mirror surfaces. β is 40 ° to 7
Since they are arranged so as to be 0 °, the spectral characteristics of the color separation / synthesis of the dichroic mirror are excellent. as a result,
Full-color projection light with high color purity was obtained, and the color separation / synthesis system was downsized.

【0294】上述した各構成要素の配置構成によって、
光源系と色分離合成系と反射型液晶表示素子とからなる
光学系が小型化され得る。
By the arrangement configuration of each of the above-mentioned components,
An optical system including a light source system, a color separation / synthesis system, and a reflective liquid crystal display element can be miniaturized.

【0295】また、反射型液晶光学素子によって反射さ
れた光が集光され、楕円鏡の第2焦点位置の開口と共役
な像を生成する位置に、その開口像の大きさに対応した
絞りを有する投射レンズを用いることにより、投射型液
晶光学装置全体の小型化が達成される。
Further, at the position where the light reflected by the reflective liquid crystal optical element is condensed and an image conjugate with the aperture at the second focal point of the elliptic mirror is produced, a diaphragm corresponding to the size of the aperture image is placed. By using the projection lens included therein, downsizing of the entire projection type liquid crystal optical device can be achieved.

【0296】さらに、光源系の絞りと投射系の絞りを連
動してその開口部を可変とすることによって、投射像の
コントラスト比および明るさが調整でき、周囲環境の明
るさに応じた視認性の高い表示が可能となる。
Furthermore, the contrast ratio and brightness of the projected image can be adjusted by linking the aperture of the light source system and the aperture of the projection system to make the aperture variable, and the visibility according to the brightness of the surrounding environment can be adjusted. Higher display is possible.

【0297】また、二種のダイクロイックミラーはその
面内位置の光入射角の相違に対応した分光透過率の相違
を低減するようにダイクロイックミラー面内の分光透過
率が面内位置で異なるように分布を有し、また、投射用
光源系において楕円鏡の第2焦点位置に配置された開口
絞り近傍に錐体状プリズムまたは錐体状反射体が配置さ
れているため、スクリーン投射光の面内光強度分布およ
び色分布の均一性が優れた投射型液晶光学が得られる。
Further, the two types of dichroic mirrors have different spectral transmittances in the in-plane position so as to reduce the difference in spectral transmittance corresponding to the difference in light incident angle at the in-plane position. Since the cone-shaped prism or the cone-shaped reflector has a distribution and is arranged in the vicinity of the aperture stop arranged at the second focus position of the elliptical mirror in the projection light source system, the in-plane of the projection light of the screen It is possible to obtain projection type liquid crystal optics having excellent uniformity of light intensity distribution and color distribution.

【0298】また、反射型液晶光学素子の裏面電極基板
として片面に反射膜が形成されたCTPを用いることに
より、画像情報に対応した電圧印加が容易となる。特
に、CRTを電化像供給手段とする反射型液晶光学素子
に有効である。
Further, by using CTP having a reflective film formed on one surface as the back electrode substrate of the reflective liquid crystal optical element, it becomes easy to apply a voltage corresponding to image information. In particular, it is effective for a reflection type liquid crystal optical element using a CRT as an electric image supplying means.

【0299】また、本発明の反射型液晶表示素子の裏電
極基板は、基板上に複数の行配線と、複数の列配線と、
その交点近傍に能動素子が設けられ、その上全面に誘電
体多層膜ミラーが形成され、さらにその上に画素表示用
の透明電極がパターニング形成され、誘電体多層膜ミラ
ー層に形成されたコンタクトホールを通して画素透明電
極が能動素子に導通される構成となっている。
The back electrode substrate of the reflective liquid crystal display element of the present invention has a plurality of row wirings, a plurality of column wirings, and a plurality of column wirings on the substrate.
An active element is provided in the vicinity of the intersection, a dielectric multilayer mirror is formed on the entire surface, and a transparent electrode for pixel display is patterned on the active element, and a contact hole is formed in the dielectric mirror layer. The pixel transparent electrode is electrically connected to the active element through.

【0300】その結果、能動素子および裏面電極基板材
料と画素構成との密接な関係がなくなるため、素子構成
の選択自由度が増すとともに、大きな開口率を達成でき
る。そのため、さらに明るい投射像が得られる。
As a result, since there is no close relationship between the active element and the back electrode substrate material and the pixel structure, the degree of freedom in selecting the device structure is increased and a large aperture ratio can be achieved. Therefore, a brighter projected image can be obtained.

【0301】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 the range of not impairing the effects of the present invention.

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

【図1】本発明の投射型カラー液晶光学装置の構成を示
す平面図。
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of a projection type color liquid crystal optical device of the present invention.

【図2】本発明の投射型カラー液晶光学装置(構成要素
の一部を省略している)の構成を示す側面図。
FIG. 2 is a side view showing a configuration of a projection type color liquid crystal optical device (some components are omitted) of the present invention.

【図3】本発明の錐体状プリズムを用いた光源系の構成
の一例を示す断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a light source system using the conical prism of the present invention.

【図4】本発明の錐体状反射体を用いた光源系の構成の
一例を示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a light source system using the cone-shaped reflector of the present invention.

【図5】本発明の反射性裏電極を備えた液晶光学素子の
一例を示す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing an example of a liquid crystal optical element provided with a reflective back electrode of the present invention.

【図6】本発明の裏基板の裏面に反射面が備えられた液
晶光学素子の断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a liquid crystal optical element provided with a reflective surface on the back surface of the back substrate of the present invention.

【図7】本発明の反射機能層を備えた反射手段と液晶光
学素子とが空間を隔てて配置された一例を示す断面図。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example in which a reflection means having a reflection function layer of the present invention and a liquid crystal optical element are arranged with a space therebetween.

【図8】界面反射低減の第1手段(凹凸面)を設けた本
発明の液晶光学素子の断面図。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a liquid crystal optical element of the present invention provided with a first means (uneven surface) for reducing interface reflection.

【図9】界面反射低減の第2手段(反射防止膜)を設け
た本発明の液晶光学素子の断面図。
FIG. 9 is a sectional view of a liquid crystal optical element of the present invention provided with a second means (antireflection film) for reducing interface reflection.

【図10】界面反射低減の第3手段(傾き)を設けた本
発明の液晶光学素子の断面図。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a liquid crystal optical element of the present invention provided with a third means (inclination) for reducing interface reflection.

【図11】本発明の裏基板に集光鏡を設けた液晶光学素
子の断面図。
FIG. 11 is a sectional view of a liquid crystal optical element in which a condenser mirror is provided on the back substrate of the present invention.

【図12】空間的に隔てて配置されて集光性反射手段と
液晶光学素子とが組み合わされた本発明の一例を示す断
面図。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of the present invention in which a condensing reflecting means and a liquid crystal optical element are arranged so as to be spatially separated from each other.

【図13】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一例を示す断面図。
FIG. 13 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14】光導電層と反射膜が設けられた本発明の液晶
光学素子の一例を示す断面図。
FIG. 14 is a sectional view showing an example of the liquid crystal optical element of the present invention provided with a photoconductive layer and a reflective film.

【図15】裏電極基板として片面に誘電体多層膜ミラー
が形成されたCTPを用いた液晶光学素子の一例を示す
断面図。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing an example of a liquid crystal optical element using CTP having a dielectric multilayer mirror formed on one surface as a back electrode substrate.

【図16】裏電極基板として片面に誘電体多層膜ミラー
が形成されたCTPを用い、能動素子基板とバンプ・ボ
ンドで接合された液晶光学素子の一例を示す断面図。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing an example of a liquid crystal optical element that is bonded to an active element substrate by bump bonding, using a CTP having a dielectric multilayer mirror formed on one surface as a back electrode substrate.

【図17】裏電極基板として片面に誘電体多層膜ミラー
が形成されたCTPを用い、CRTで電化像を供給する
液晶光学素子の一例を示す断面図。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing an example of a liquid crystal optical element that uses a CTP having a dielectric multilayer mirror formed on one surface as a back electrode substrate and supplies an electrified image by a CRT.

【図18】ダイクロイックプリズムを用いた投射型液晶
光学装置の従来例を示す平面図。
FIG. 18 is a plan view showing a conventional example of a projection type liquid crystal optical device using a dichroic prism.

【図19】ダイクロイックプリズムを用いた投射型液晶
光学装置の従来例を示す側面図。
FIG. 19 is a side view showing a conventional example of a projection type liquid crystal optical device using a dichroic prism.

【図20】交差型平板ダイクロイックミラーを用いた投
射型液晶光学装置の従来例を示す平面図。
FIG. 20 is a plan view showing a conventional example of a projection type liquid crystal optical device using a crossed flat plate dichroic mirror.

【図21】交差型平板ダイクロイックミラーを用いた投
射型液晶光学装置の従来例を示す側面図。
FIG. 21 is a side view showing a conventional example of a projection type liquid crystal optical device using a crossed flat plate dichroic mirror.

【図22】粘弾性体の変形を利用した反射型表示素子と
順次配置型平板ダイクロイックミラーとを用いた投射型
光学装置の従来例1を示す平面図。
FIG. 22 is a plan view showing a first conventional example of a projection type optical device using a reflective display element utilizing deformation of a viscoelastic body and a sequentially arranged flat plate dichroic mirror.

【図23】粘弾性体の変形を利用した反射型表示素子と
順次配置型平板ダイクロイックミラーとを用いた投射型
光学装置の従来例2を示す平面図。
FIG. 23 is a plan view showing a second conventional example of a projection type optical device using a reflective display element utilizing deformation of a viscoelastic body and a sequentially arranged flat plate dichroic mirror.

【図24】粘弾性体の変形を利用した反射型表示素子と
順次配置型平板ダイクロイックミラーとを用いた投射型
光学装置の従来例3を示す平面図。
FIG. 24 is a plan view showing a third conventional example of a projection type optical device using a reflective display element utilizing deformation of a viscoelastic body and a sequentially arranged flat plate dichroic mirror.

【図25】楕円鏡と球面鏡とが組み合わされ、さらに錐
体状プリズムが用いられた本発明の光源系の構成の一例
を示す断面図。
FIG. 25 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a light source system of the present invention in which an elliptical mirror and a spherical mirror are combined, and a conical prism is used.

【図26】能動素子の画素電極が誘電体多層膜ミラー上
の透明画素電極とコンタクトホールを介して導通された
本発明の二重電極構造を示す断面図。
FIG. 26 is a cross-sectional view showing a double electrode structure of the present invention in which a pixel electrode of an active element is electrically connected to a transparent pixel electrode on a dielectric multilayer film mirror through a contact hole.

【図27】本発明の投射型カラー液晶光学装置の一例を
模式的に示す斜視図。
FIG. 27 is a perspective view schematically showing an example of a projection type color liquid crystal optical device of the present invention.

【図28】本発明のブラックマトリクス・オン/TFT
(第3の電極構造)の平面図。
FIG. 28: Black matrix on / TFT of the present invention
The top view of (3rd electrode structure).

【図29】本発明のブラックマトリクス・オン/TFT
(第3の電極構造)の断面図。
FIG. 29: Black matrix on / TFT of the present invention
Sectional drawing of (3rd electrode structure).

【図30】本発明の投射型カラー液晶光学装置の一例の
平面図。
FIG. 30 is a plan view of an example of a projection type color liquid crystal optical device of the present invention.

【図31】TFT駆動のDSM液晶表示素子とダイクロ
イックプリズムブロックを用いた投射型液晶光学装置の
従来例を示す平面図。
FIG. 31 is a plan view showing a conventional example of a projection type liquid crystal optical device using a TFT driven DSM liquid crystal display element and a dichroic prism block.

【図32】本発明の投射型カラー液晶光学装置の反射機
能層の前後での光路を模式的に示した斜視図。
FIG. 32 is a perspective view schematically showing an optical path before and after a reflection function layer of the projection type color liquid crystal optical device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:光源系 2:色分離合成光学系 4:投射光学系 42:投射レンズ 5:中心光軸 11:光源 12:楕円鏡 13:開口絞り 14:錐体状プリズム 15a、15b:錐体状反射体 21、22:ダイクロイックミラー 31、32、33:反射型液晶光学素子ブロック 31A、32A、33A:反射型液晶光学素子 31B、32B、33B:集光レンズ 41:第2の開口絞り 1: Light source system 2: Color separation / synthesis optical system 4: Projection optical system 42: Projection lens 5: Central optical axis 11: Light source 12: Elliptical mirror 13: Aperture stop 14: Conical prism 15a, 15b: Conical reflection Body 21, 22: Dichroic mirror 31, 32, 33: Reflective liquid crystal optical element block 31A, 32A, 33A: Reflective liquid crystal optical element 31B, 32B, 33B: Condensing lens 41: Second aperture stop

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芹澤 成幸 東京都千代田区丸の内二丁目1番2号 旭 硝子株式会社内 (72)発明者 尊田 嘉之 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 (72)発明者 欅田 昌也 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 (72)発明者 平井 良典 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Nariyuki Serizawa 2-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Asahi Glass Co., Ltd. (72) Inventor Yoshiyuki Takada 1150, Hazawa-machi, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Asahi Glass Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Masaya Keyada, 1160 Matsubara, Hazawa-machi, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture EG Technology Co., Ltd. (72) Yoshinori Hirai, 1150, Hazawa-machi, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Asahi Glass Central Research Institute Co., Ltd.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源系と、色分離合成光学系と、光変調手
段と、投射光学系とが設けられた投射型カラー液晶光学
装置であって、 色分離合成光学系には第1の色分離合成手段と第2の色
分離合成手段とが備えられ、 光変調手段には、三つの集光手段と、三つの液晶光学素
子と、三つの反射機能層とが設けられ、 液晶光学素子は透明表電極付きの表基板と、裏電極付き
の裏基板との間にネマチック液晶が固化物マトリクスに
分散保持され、電圧の印加時と非印加時のいずれか一方
の時に固化物マトリクスの屈折率とネマチック液晶との
屈折率がほぼ一致せしめられ、透過散乱モードで動作す
る液晶固化物複合体層が挟持され、 色分離合成光学系には、二つの色分離合成手段が或る水
平面上でなす角度βが40゜〜70°の範囲に配置さ
れ、 投射光学系は前記水平面に対するほぼ垂直面上で、光源
系から投射光学系に至る光軸があおり投射を形成するよ
うに配置され、 光源から斜め上方に(下方に)出射された光は、光軸に
沿って、色分離合成光学系と光変調手段とを経由して進
行せしめられ、 第1の色分離合成手段は光軸に対する入射角度α1が2
0°〜35゜の範囲に設けられ、また、第2の色分離合
成手段は光軸に対する入射角度α2が20°〜35゜の
範囲に設けられ、 光は色分離合成手段によって三つの色光に分離せしめら
れ、各色光に対応した集光手段によって集光され、各色
光に対応した液晶光学素子によって変調せしめられ、各
色光に対応した反射機能層によって入射角度γが1゜〜
20゜となるように反射され、 各色光に対応した集光手段によって集光され、 色分離合成光学手段によって色合成され、投射光学系に
入射せしめられることを特徴とする投射型カラー液晶光
学装置。
1. A projection type color liquid crystal optical device provided with a light source system, a color separation / combination optical system, a light modulator, and a projection optical system, wherein the color separation / combination optical system has a first color. The separation / combination means and the second color separation / combination means are provided, and the light modulation means is provided with three condensing means, three liquid crystal optical elements, and three reflective functional layers. The nematic liquid crystal is dispersed and held in the solidified matrix between the front substrate with the transparent front electrode and the back substrate with the back electrode, and the refractive index of the solidified matrix is either applied or not applied with voltage. And the nematic liquid crystal have almost the same refractive index, and the liquid crystal solidified composite layer operating in the transmission / scattering mode is sandwiched, and the color separation / synthesis optical system has two color separation / synthesis means on a certain horizontal plane. The angle β is arranged in the range of 40 ° to 70 °, and the projection The science system is arranged almost vertically to the horizontal plane so that the optical axis from the light source system to the projection optical system forms a projection, and the light emitted obliquely upward (downward) from the light source is the optical axis. Along the optical path through the color separation / combination optical system and the light modulator, and the first color separation / combination means has an incident angle α1 of 2 with respect to the optical axis.
The second color separation / combination unit is provided with an incident angle α2 with respect to the optical axis in the range of 20 ° to 35 °, and the light is divided into three color lights by the color separation / combination unit. The separated light is condensed by the condensing means corresponding to each color light, and is modulated by the liquid crystal optical element corresponding to each color light, and the incident angle γ is 1 ° to 1 ° by the reflection function layer corresponding to each color light.
A projection type color liquid crystal optical device characterized by being reflected at 20 °, condensed by a condensing unit corresponding to each color light, color-combined by a color separation / combination optical unit, and made incident on a projection optical system. .
【請求項2】請求項1の投射型カラー液晶光学装置にお
いて、入射角度α1と入射角度α2とがほぼ等しくせし
められ、かつ、入射角度γが2゜〜10゜の範囲とされ
たことを特徴とする投射型カラー液晶光学装置。
2. The projection type color liquid crystal optical device according to claim 1, wherein the incident angle α1 and the incident angle α2 are made substantially equal, and the incident angle γ is in the range of 2 ° to 10 °. Projection type color liquid crystal optical device.
【請求項3】請求項1または2の投射型カラー液晶光学
装置において、集光手段は、三つの液晶光学素子の前面
にそれぞれ付設または近設せしめられてなることを特徴
とする投射型カラー液晶光学装置。
3. The projection type color liquid crystal optical device according to claim 1 or 2, wherein the condensing means is attached to or near the front faces of the three liquid crystal optical elements. Optical device.
【請求項4】請求項1〜3のいずれか1項の投射型カラ
ー液晶光学装置において、三つの反射機能層は三つの液
晶光学素子にそれぞれ設けられてなることを特徴とする
投射型カラー液晶光学装置。
4. The projection type color liquid crystal optical device according to claim 1, wherein the three reflective functional layers are provided in three liquid crystal optical elements, respectively. Optical device.
【請求項5】請求項1〜4のいずれか1項の投射型カラ
ー液晶光学装置において、三つの集光手段は三つの液晶
光学素子と、第1の色分離合成手段または第2の色分離
合成手段のいずれか一つとの間にそれぞれ配置され、そ
して、チャージ・トランスファー・プレート(CTP)
が裏基板として用いられ、前記反射機能層はCTPと液
晶固化物複合体層との間に配置されてなることを特徴と
する投射型カラー液晶光学装置。
5. The projection type color liquid crystal optical device according to claim 1, wherein the three condensing means are three liquid crystal optical elements, and the first color separating / combining means or the second color separating means. A charge transfer plate (CTP), each of which is disposed between the transfer means and any one of the synthesizing means.
Is used as a back substrate, and the reflective function layer is disposed between the CTP and the liquid crystal solidified composite layer.
【請求項6】請求項1〜5のいずれか1項の投射型カラ
ー液晶光学装置において、光源系は楕円鏡と光源と開口
絞りとからなり、楕円鏡の第1焦点近傍に光源の発光部
が配置され、楕円鏡の第2焦点近傍に開口絞りの開口が
位置するように開口絞りが配置され、開口近傍に錐体状
プリズムまたは錐体状反射体が配置されてなることを特
徴とする投射型カラー液晶光学装置。
6. The projection type color liquid crystal optical device according to claim 1, wherein the light source system comprises an elliptic mirror, a light source and an aperture stop, and the light emitting portion of the light source is near the first focal point of the elliptic mirror. Is disposed, the aperture stop is disposed so that the aperture of the aperture stop is located near the second focus of the elliptic mirror, and the conical prism or the conical reflector is disposed near the aperture. Projection type color liquid crystal optical device.
【請求項7】請求項1〜6のいずれか1項の投射型カラ
ー液晶光学装置において、表基板は透明絶縁性基板上に
透明電極が形成され、裏基板には、複数の行配線と、複
数の列配線と、前記行配線と前記列配線の交点近傍に能
動素子が設けられ、前記行配線、前記列配線、前記能動
素子の一部もしくは全部を覆うように誘電体多層膜ミラ
ーが形成され、さらに、前記誘電体多層膜ミラー層上に
形成された透明電極が画素表示用の裏電極として用いら
れてなることを特徴とする投射型カラー液晶表示装置。
7. The projection type color liquid crystal optical device according to claim 1, wherein the front substrate has a transparent electrode formed on a transparent insulating substrate, and the back substrate has a plurality of row wirings. A plurality of column wirings and active elements are provided near intersections of the row wirings and the column wirings, and a dielectric multilayer mirror is formed so as to cover the row wirings, the column wirings, or a part or all of the active elements. Further, the projection type color liquid crystal display device is characterized in that the transparent electrode formed on the dielectric multilayer mirror layer is used as a back electrode for pixel display.
【請求項8】請求項1〜7のいずれか1項の投射型カラ
ー液晶光学装置において、 表基板には透明絶縁性基板上に透明電極が形成され、裏
基板には、複数の行配線と、複数の列配線と、前記行配
線と前記列配線の交点近傍に画素電極を駆動する能動素
子とが設けられ、さらに第3の電極が設けられ、 前記第3の電極は、前記行配線、前記列配線、前記能動
素子の一部もしくは全部を覆うか、および/または、隣
接する画素電極の間隙をほぼ覆うように配置され、前記
第3の電極と表電極との間の電気的ポテンシャルは液晶
固化物複合体層のしきい値以下にされたことを特徴とす
る投射型カラー液晶表示装置。
8. The projection type color liquid crystal optical device according to claim 1, wherein the front substrate has a transparent electrode formed on a transparent insulating substrate, and the back substrate has a plurality of row wirings. A plurality of column wirings, an active element for driving a pixel electrode in the vicinity of an intersection of the row wirings and the column wirings, and a third electrode, wherein the third electrode is the row wiring, The electric potential between the third electrode and the front electrode is set so as to cover a part or all of the column wiring and the active element and / or substantially cover a gap between adjacent pixel electrodes. A projection type color liquid crystal display device characterized in that the liquid crystal solidified substance composite layer has a threshold value or less.
【請求項9】請求項1〜8のいずれか1項の投射型カラ
ー液晶光学装置において、色分離合成手段の少なくとも
いずれか一方は、その光学面上での位置による入射角度
による分光透過特性の差を補償する機能を備えてなるこ
とを特徴とする投射型カラー液晶表示装置。
9. The projection type color liquid crystal optical device according to claim 1, wherein at least one of the color separating / combining means has a spectral transmission characteristic depending on an incident angle depending on a position on the optical surface. A projection type color liquid crystal display device having a function of compensating for a difference.
【請求項10】請求項1〜9のいずれか1項の投射型カ
ラー液晶光学装置において、反射機能層に、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
光性誘電体薄膜とが交互に積層された誘電体多層膜ミラ
ーが用いられてなることを特徴とする投射型カラー液晶
光学装置。
10. The projection type color liquid crystal optical device according to claim 1, wherein the reflective functional layer has a translucent dielectric thin film having a relatively high refractive index and a relatively low refractive index. A projection type color liquid crystal optical device comprising a dielectric multi-layered film mirror in which translucent dielectric thin films are alternately laminated.
【請求項11】請求項1〜10のいずれか1項の投射型
カラー液晶光学装置において、表基板の界面か、透明電
極面の表面に微細な凹凸が形成されてなることを特徴と
する投射型カラー液晶光学装置。
11. The projection type color liquid crystal optical device according to claim 1, wherein fine projections and depressions are formed on the interface of the front substrate or on the surface of the transparent electrode surface. Type color liquid crystal optical device.
【請求項12】請求項1〜11のいずれか1項の投射型
カラー液晶光学装置において、反射機能層に、色分離合
成手段の色純度を補償する波長選択反射性が備えられて
なることを特徴とする投射型カラー液晶光学装置。
12. The projection type color liquid crystal optical device according to claim 1, wherein the reflective functional layer is provided with wavelength selective reflectivity for compensating the color purity of the color separation / synthesis means. Characteristic projection-type color liquid crystal optical device.
【請求項13】請求項1〜12のいずれか1項の投射型
カラー液晶光学装置において、集光手段か、反射機能層
か、液晶光学素子のいずれか一つに、色分離合成手段の
色純度を補償する波長選択吸収性が備えられてなること
を特徴とする投射型カラー液晶光学装置。
13. The projection type color liquid crystal optical device according to claim 1, wherein any one of the light condensing means, the reflection function layer, and the liquid crystal optical element is provided with a color of the color separating / combining means. A projection type color liquid crystal optical device having a wavelength selective absorption property for compensating for purity.
【請求項14】請求項5の投射型カラー液晶光学装置に
おいて、CTPと液晶固化物複合体との間に形成された
反射面は画素に分割された電極を有することを特徴とす
る投射型カラー液晶光学装置。
14. The projection type color liquid crystal optical device according to claim 5, wherein the reflection surface formed between the CTP and the liquid crystal solidified composite has electrodes divided into pixels. Liquid crystal optical device.
【請求項15】請求項6の投射型カラー液晶光学装置に
おいて、楕円鏡の第2焦点近傍に配置された開口絞りの
開口の光学的共役像が生成される位置に、第2の開口絞
りが設けられたことを特徴とする投射型カラー液晶光学
装置。
15. The projection type color liquid crystal optical device according to claim 6, wherein the second aperture stop is provided at a position where an optical conjugate image of the aperture of the aperture stop arranged near the second focal point of the elliptic mirror is generated. A projection type color liquid crystal optical device characterized by being provided.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003248181A (en) * 2002-02-25 2003-09-05 Ricoh Co Ltd Reflective spatial light modulator
WO2003083572A1 (en) * 2002-03-29 2003-10-09 Sony Corporation Image display apparatus
JP2004325907A (en) * 2003-04-25 2004-11-18 Sony Corp Display device and method of use thereof
US6933996B2 (en) 1996-10-22 2005-08-23 Seiko Epson Corporation Liquid crystal panel substrate, liquid crystal panel, and electronic device and projection display device using the same
US7159987B2 (en) 2003-04-21 2007-01-09 Seiko Epson Corporation Display device, lighting device and projector
JP2008268271A (en) * 2007-04-16 2008-11-06 Mitsubishi Electric Corp Projection display apparatus
JP2009300772A (en) * 2008-06-13 2009-12-24 Konica Minolta Opto Inc Illumination optical system and image projecting apparatus
JP2011002615A (en) * 2009-06-18 2011-01-06 Seiko Epson Corp Projector
US7872728B1 (en) 1996-10-22 2011-01-18 Seiko Epson Corporation Liquid crystal panel substrate, liquid crystal panel, and electronic device and projection display device using the same
JP2011022262A (en) * 2009-07-14 2011-02-03 Victor Co Of Japan Ltd Image projection device
JP2014238945A (en) * 2013-06-06 2014-12-18 シチズンホールディングス株式会社 Color matching device and color matching element
CN114284314A (en) * 2020-09-27 2022-04-05 京东方科技集团股份有限公司 Display panel, electronic device and manufacturing method of display panel

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7872728B1 (en) 1996-10-22 2011-01-18 Seiko Epson Corporation Liquid crystal panel substrate, liquid crystal panel, and electronic device and projection display device using the same
US6933996B2 (en) 1996-10-22 2005-08-23 Seiko Epson Corporation Liquid crystal panel substrate, liquid crystal panel, and electronic device and projection display device using the same
US7158205B2 (en) 1996-10-22 2007-01-02 Seiko Epson Corporation Liquid crystal panel substrate, liquid crystal panel, and electronic device and projection display device using the same
US7868961B2 (en) 1996-10-22 2011-01-11 Seiko Epson Corporation Liquid crystal panel substrate, liquid crystal panel, and electronic device and projection display device using the same
US7184105B2 (en) 1996-10-22 2007-02-27 Seiko Epson Corporation Liquid crystal panel substrate, liquid crystal panel, and electronic device and projection display device having the same
US7532292B2 (en) 1996-10-22 2009-05-12 Seiko Epson Corporation Liquid crystal panel substrate, liquid crystal panel, and electronic device and projection display device using the same
US7324171B2 (en) 1996-10-22 2008-01-29 Seiko Epson Corporation Liquid crystal panel substrate, liquid crystal panel, and electronic device and projection display device using the same
JP2003248181A (en) * 2002-02-25 2003-09-05 Ricoh Co Ltd Reflective spatial light modulator
WO2003083572A1 (en) * 2002-03-29 2003-10-09 Sony Corporation Image display apparatus
US7261419B2 (en) 2002-03-29 2007-08-28 Sony Corporation Image display apparatus
US7325932B2 (en) 2003-04-21 2008-02-05 Seiko Epson Corporation Display device, lighting device and projector
US7270427B2 (en) 2003-04-21 2007-09-18 Seiko Epson Corporation Display device, lighting device and projector
US7159987B2 (en) 2003-04-21 2007-01-09 Seiko Epson Corporation Display device, lighting device and projector
JP4586332B2 (en) * 2003-04-25 2010-11-24 ソニー株式会社 Display device
JP2004325907A (en) * 2003-04-25 2004-11-18 Sony Corp Display device and method of use thereof
JP2008268271A (en) * 2007-04-16 2008-11-06 Mitsubishi Electric Corp Projection display apparatus
US7950808B2 (en) 2007-04-16 2011-05-31 Mitsubishi Electric Corporation Project display apparatus having diffusion element for reducing speckle
JP2009300772A (en) * 2008-06-13 2009-12-24 Konica Minolta Opto Inc Illumination optical system and image projecting apparatus
JP2011002615A (en) * 2009-06-18 2011-01-06 Seiko Epson Corp Projector
JP2011022262A (en) * 2009-07-14 2011-02-03 Victor Co Of Japan Ltd Image projection device
JP2014238945A (en) * 2013-06-06 2014-12-18 シチズンホールディングス株式会社 Color matching device and color matching element
CN114284314A (en) * 2020-09-27 2022-04-05 京东方科技集团股份有限公司 Display panel, electronic device and manufacturing method of display panel

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