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JPH116999A - Manufacturing method of liquid crystal substrate, liquid crystal display element and projection type liquid crystal display device - Google Patents

Manufacturing method of liquid crystal substrate, liquid crystal display element and projection type liquid crystal display device

Info

Publication number
JPH116999A
JPH116999A JP9160237A JP16023797A JPH116999A JP H116999 A JPH116999 A JP H116999A JP 9160237 A JP9160237 A JP 9160237A JP 16023797 A JP16023797 A JP 16023797A JP H116999 A JPH116999 A JP H116999A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
crystal display
light
substrate
display element
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
JP9160237A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiharu Oi
好晴 大井
Masaya Keyakida
昌也 欅田
Satoshi Niiyama
聡 新山
Shinya Tawara
慎哉 田原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP9160237A priority Critical patent/JPH116999A/en
Publication of JPH116999A publication Critical patent/JPH116999A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】投射表示の不要光を除去する。 【解決手段】表電極基板151にピッチP、高さdの鋸
歯状面を持つ透明電極152が、裏電極基板153に画
素長aの反射機能層154が形成され、両基板間に平均
厚さGの液晶/樹脂複合体155が挟持され(a>P、
a>G)、鋸歯状面と平坦面との角度θ(x)の有効寸
法長における平均値をθAVとすると、投射光学系の集光
角δ(有効開口数F=sin-1δ)がθAV≧δ/2を満
足する。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To remove unnecessary light from a projection display. A transparent electrode having a sawtooth surface with a pitch of P and a height of d is formed on a front electrode substrate, and a reflective functional layer having a pixel length of a is formed on a back electrode substrate. G liquid crystal / resin composite 155 is sandwiched (a> P,
a> G), assuming that the average value of the angle θ (x) between the sawtooth surface and the flat surface in the effective dimension length is θ AV , the light collection angle δ of the projection optical system (effective numerical aperture F = sin −1 δ) Satisfy θ AV ≧ δ / 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶基板の製造方
法、および透過散乱型の動作モードを有する液晶表示素
子を反射型の構成で用いる投射型液晶表示装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal substrate and a projection type liquid crystal display device using a liquid crystal display element having a transmission scattering type operation mode in a reflection type configuration.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の液晶表示素子として、動的散乱型
液晶表示素子、TN型液晶表示素子、STN型液晶表示
素子が知られている。しかし、偏光板を用いるTN型、
STN型は動作原理上偏光板を用いるため表示が暗くな
る欠点があった。
2. Description of the Related Art As a conventional liquid crystal display device, a dynamic scattering type liquid crystal display device, a TN type liquid crystal display device and an STN type liquid crystal display device are known. However, a TN type using a polarizing plate,
The STN type has a drawback that the display becomes dark because a polarizing plate is used on the principle of operation.

【0003】さらに近年、液晶と樹脂とを複合した液晶
/樹脂複合体を対向電極間に挟持せしめられた液晶表示
素子が開発された。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、樹脂の屈折率が液晶の屈折率とほ
ぼ一致するように設けることで、光の散乱状態と透過状
態とを制御するものである。
Further, in recent years, a liquid crystal display device in which a liquid crystal / resin composite in which a liquid crystal and a resin are combined is sandwiched between opposed electrodes has been developed. The light scattering state and the light transmission state are controlled by providing the resin so that the refractive index of the resin substantially matches the refractive index of the liquid crystal in either the state where the voltage is applied or the state where the voltage is not applied.

【0004】この透過散乱型の液晶表示素子は、分散型
液晶素子とか、高分子分散型液晶素子等と呼ばれてお
り、偏光板を使用しないため、基本的に明るい表示が可
能である。このため、特に投射型表示装置に使用する
と、明るく、かつ大きな投射画面が得られる。
The transmission-scattering type liquid crystal display element is called a dispersion type liquid crystal element, a polymer dispersion type liquid crystal element, or the like. Since a polarizing plate is not used, a bright display can be basically performed. For this reason, a bright and large projection screen can be obtained particularly when used in a projection display device.

【0005】この透過散乱型の液晶表示素子を、素子の
片面に光反射層を形成し、反射型素子として用いる場
合、透過型素子として用いる場合に比べ光が変調材料層
を往復するので、光に対する作用長が透過型の場合より
も略2倍となる。その結果、散乱時の散乱能が高い表示
素子となる。したがって、この透過散乱型の液晶表示素
子を反射型構成で用いると、透過状態と散乱状態の差が
顕著に生じ、透過型構成で使用する場合に比べて、高コ
ントラスト表示が可能となる。
[0005] When this transmission-scattering type liquid crystal display element is used as a reflection-type element by forming a light reflection layer on one side of the element, light travels back and forth through the modulation material layer as compared with the case of using it as a transmission-type element. Is approximately twice as long as the transmission type. As a result, a display element having high scattering ability at the time of scattering is obtained. Therefore, when this transmission-scattering type liquid crystal display element is used in a reflection type configuration, a significant difference between the transmission state and the scattering state occurs, and a high-contrast display is possible as compared with the case where the transmission type liquid crystal display element is used.

【0006】また、透過型の表示素子に対して同じ散乱
能とした場合、相対的に光変調層を薄く形成でき、その
結果、対向電極間に印加する駆動電圧が低減できるので
好ましい。また、この透過散乱型の液晶表示素子がTF
T−アクティブマトリックス駆動方式を採用し、各画素
毎に能動素子と蓄積容量とを形成した場合、反射型構成
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
が少なくなり、透過型構成に比べて高開口率が得られや
すいとともに、一般的に能動素子の設計自由度が大いに
増加する。
In addition, it is preferable that the light-scattering layer has the same scattering power with respect to the transmissive display element, since the light modulation layer can be formed relatively thin, and as a result, the driving voltage applied between the opposing electrodes can be reduced. Further, this transmission-scattering type liquid crystal display element is TF
When the T-active matrix driving method is adopted and an active element and a storage capacitor are formed for each pixel, the reduction in the pixel aperture ratio due to the formation of the storage capacitor is reduced by adopting a reflection type configuration, and the transmission type configuration is adopted. Compared with this, a high aperture ratio is easily obtained, and the degree of freedom in designing an active element is greatly increased.

【0007】また、反射型構成であるため、Siウェハ
上に形成した単結晶MOSトランジスタを能動素子とし
て用い、反射アクティブマトリックスアレイ基板として
使用可能となる。つまり、Siウェハを一方の基板に用
い、透明な対向基板と組み合わせて表示素子を形成す
る。
In addition, because of the reflection type configuration, a single crystal MOS transistor formed on a Si wafer can be used as an active element and used as a reflection active matrix array substrate. That is, a display element is formed by using a Si wafer as one substrate and combining it with a transparent counter substrate.

【0008】単結晶Si−MOSトランジスタをアクテ
ィブマトリックスとした反射型の液晶表示素子またはそ
れを用いた投射型液晶表示装置の従来技術の例が、Li
quid Crystals:application
s and uses Vol.1(Edited b
y Birendra Bahadur:WorldS
cientific Publishing Co.R
te.Ltd.1990,p455−468)に記載さ
れているように、既に1980年代に試作されており公
知の技術である。ただし、当時の透過散乱型の液晶表示
素子はDSM型のものであった。
The prior art of a reflection type liquid crystal display device using a single crystal Si-MOS transistor as an active matrix or a projection type liquid crystal display device using the same is disclosed in Li.
liquid Crystals: application
s and uses Vol. 1 (Edited b
y Birendra Bahadur: WorldS
scientific Publishing Co. R
te. Ltd. 1990, pp. 455-468), which have already been prototyped in the 1980's and are known technologies. However, the transmission scattering type liquid crystal display element at that time was of the DSM type.

【0009】また、液晶/樹脂複合体と単結晶MOS−
トランジスタのアクティブマトリックスとを組み合わせ
て構成した反射型の液晶表示素子の技術に関しては、例
えば、特開平6−194690号公報、特開平8−32
8034号公報に記載されている。
Further, a liquid crystal / resin composite and a single crystal MOS-
Regarding the technology of a reflection type liquid crystal display element configured by combining an active matrix of a transistor, see, for example, JP-A-6-194690 and JP-A-8-32.
No. 8034.

【0010】このように、投射型液晶表示装置に透過散
乱型の液晶表示素子を反射構成で用いた場合、透過型構
成の場合に比較して高性能化が期待できる。しかし、反
射型の液晶表示素子として用いた場合、光反射層と平行
な素子界面が光路中に存在し、それらの界面におけるフ
レネル反射光(不要光成分)が、反射層における反射光
(表示光成分)に重畳するため、特に暗レベルの増大を
招く。その結果、コントラスト比が劣化するため何らか
のフレネル反射光低減対策が必要となる。
As described above, when a transmission-scattering type liquid crystal display element is used in a reflection type in a projection type liquid crystal display device, higher performance can be expected as compared with a transmission type configuration. However, when used as a reflection type liquid crystal display device, device interfaces parallel to the light reflection layer exist in the optical path, and Fresnel reflected light (unwanted light component) at those interfaces is reflected by the reflection layer (display light). Component), which in particular causes an increase in dark level. As a result, the contrast ratio is degraded, so that some measure for reducing the Fresnel reflected light is required.

【0011】特に、液晶/樹脂複合体と接する光入射側
の表電極基板における透明電極界面において、残留する
フレネル反射光の影響は顕著である。このような界面反
射を低減する対策として、液晶/樹脂複合体と接する光
入射側の表電極基板における透明電極界面に、透明電極
膜と屈折率の異なる誘電体膜を積層した反射防止膜を設
けることが特開平3−223680号公報に記載されて
いる。
In particular, the influence of the residual Fresnel reflected light is remarkable at the transparent electrode interface of the front electrode substrate on the light incident side in contact with the liquid crystal / resin composite. As a measure to reduce such interface reflection, an antireflection film in which a dielectric film having a different refractive index from that of the transparent electrode film is provided at the transparent electrode interface of the front electrode substrate on the light incident side in contact with the liquid crystal / resin composite. This is described in JP-A-3-223680.

【0012】また、反射防止膜を形成する代わりに透明
電極界面に微細な凹凸を形成し、界面反射光を拡散さ
せ、投射レンズの開口絞りに界面反射光を入射させない
ことにより投射像に界面反射光が重畳しない構成が特開
平4−253860号公報に記載されている。
In addition, instead of forming an anti-reflection film, fine irregularities are formed at the interface of the transparent electrode to diffuse the interface reflection light and prevent the interface reflection light from being incident on the aperture stop of the projection lens, thereby causing the interface image to have an interface reflection. A configuration in which light does not overlap is described in JP-A-4-253860.

【0013】また、透過散乱型の液晶表示素子を透過型
素子として用いた場合に、散乱時の後方散乱光成分を増
大させコントラスト比を向上するため、液晶層を挟む基
板の1面または2面の内面に凹凸を設けた例が特開平4
−318518号公報に記載されている。ただし、この
従来例における凹凸の作用効果は上記の反射モードの場
合とは異なる。
When a transmission scattering type liquid crystal display element is used as a transmission type element, one or two surfaces of a substrate sandwiching a liquid crystal layer are interposed in order to increase the backscattered light component at the time of scattering and improve the contrast ratio. Japanese Patent Laid-Open No. Hei 4
No. 318518. However, the effect of the unevenness in this conventional example is different from that in the above-described reflection mode.

【0014】しかし、反射型の液晶表示素子を採用した
従来例は、投射型液晶表示装置に構成した際の残留界面
反射に関して、何ら言及がなかった。また、実施例およ
び図面の記載には、平坦な基板面に平坦な透明電極層が
形成されているだけであるため、基板と透明電極界面の
反射光が投射像に重畳し、コントラスト比の向上は達成
できていなかった。
However, in the conventional example employing the reflection type liquid crystal display device, there is no mention of the residual interface reflection when the projection type liquid crystal display device is constructed. Further, in the description of the examples and drawings, since only a flat transparent electrode layer is formed on a flat substrate surface, the reflected light at the interface between the substrate and the transparent electrode is superimposed on the projected image, and the contrast ratio is improved. Was not achieved.

【0015】また、特開平4−318518号公報と同
様の目的で、透過散乱型の液晶表示素子を用いた場合
に、液晶層が散乱時に基板との界面における散乱を増大
させ、コントラスト比を向上するため、液晶層を挟む対
向する基板の少なくとも一方に等方性媒質で矩形断面を
形成した回折方式液晶パネルの例が特開平5−2721
3号公報に記載されている。
For the same purpose as in JP-A-4-318518, when a transmission-scattering type liquid crystal display element is used, when the liquid crystal layer is scattered, scattering at the interface with the substrate is increased to improve the contrast ratio. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-2721 discloses an example of a diffraction type liquid crystal panel in which a rectangular cross section is formed with an isotropic medium on at least one of the substrates facing each other with the liquid crystal layer interposed therebetween.
No. 3 publication.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】透過散乱型の液晶表示
素子を反射構成で用いる場合、不要な反射光をカットし
てより表示品位を高めることが必要であった。特に、特
開平4−318518号公報記載の例の場合、液晶表示
素子が散乱状態の時に液晶層界面の0次光回折(正規反
射光)が最大となるように矩形断面の回折格子が形成さ
れている。そのため、反射型の液晶表示素子として投射
型表示装置に用いた場合、散乱時に回折格子界面の正規
反射光成分が最大となって投射像に重畳しコントラスト
比の向上は達成できなかった。
When a transmission / scattering type liquid crystal display element is used in a reflection configuration, it is necessary to cut off unnecessary reflected light to further improve display quality. In particular, in the case of the example described in JP-A-4-318518, a diffraction grating having a rectangular cross section is formed so that the zero-order light diffraction (normally reflected light) at the liquid crystal layer interface becomes maximum when the liquid crystal display element is in a scattering state. ing. Therefore, when used as a reflective liquid crystal display element in a projection display device, the regular reflection light component at the interface of the diffraction grating at the time of scattering is maximized and superimposed on the projected image, and the improvement of the contrast ratio cannot be achieved.

【0017】したがって、反射型液晶表示素子を用いた
投射型表示装置において、液晶表示素子の表電極基板の
透明電極界面の構成を最適化することにより、投射像に
重畳する不要光成分を実質的に低減し、コントラスト比
の高い投射像を実現することが大きな課題となってい
た。また、表示の均一性および視認性の良好な高品位の
投射画像を両立することが困難であった。また、量産に
適した製造の容易な構造であって、かつ歩留のよい安定
した製造方法で製造できる反射型構成の液晶表示素子の
実現が期待されていた。
Therefore, in a projection type display device using a reflection type liquid crystal display device, by optimizing the configuration of the transparent electrode interface of the front electrode substrate of the liquid crystal display device, unnecessary light components superimposed on the projected image can be substantially reduced. And realizing a projected image with a high contrast ratio has been a major issue. Further, it has been difficult to achieve both high-quality projected images with good display uniformity and visibility. Further, it has been expected to realize a reflection-type liquid crystal display element which has a structure which is easy to manufacture suitable for mass production and which can be manufactured by a stable and high-yield manufacturing method.

【0018】[0018]

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

【0019】すなわち、請求項1は、光源系と、透明電
極を有する表電極基板と反射機能層を有する裏電極基板
との間に液晶/樹脂複合体が挟持され、表電極基板の内
面側に凹凸面が形成され、反射機能層に光学的平坦面が
備えられた液晶表示素子と、少なくとも1つのレンズと
1つの絞りが備えられた投射光学系と、が設けられた投
射型液晶表示装置であって、液晶/樹脂複合体が透明状
態の時、表電極基板側から液晶表示素子に入射した後、
反射機能層で正規反射された光は、投射光学系の絞りの
開口部を通過し、所望の空間位置に液晶表示素子の表示
画像がレンズによって結像され、液晶/樹脂複合体が散
乱状態の時、表電極基板側から液晶表示素子に入射した
光のうち、凹凸面の近傍で反射され、投射光学系の絞り
の開口部を通過する成分が全入射光に対して1%以下で
あることを特徴とする投射型液晶表示装置を提供する。
That is, a liquid crystal / resin composite is sandwiched between a light source system, a front electrode substrate having a transparent electrode, and a back electrode substrate having a reflective function layer. A projection type liquid crystal display device provided with a liquid crystal display element having an uneven surface and an optically flat surface on a reflection function layer, and a projection optical system having at least one lens and one stop. Then, when the liquid crystal / resin composite is in a transparent state, after entering the liquid crystal display element from the front electrode substrate side,
The light regularly reflected by the reflection function layer passes through the aperture of the stop of the projection optical system, a display image of the liquid crystal display element is formed at a desired spatial position by a lens, and the liquid crystal / resin composite is scattered. At this time, of the light incident on the liquid crystal display element from the front electrode substrate side, a component that is reflected in the vicinity of the uneven surface and passes through the aperture of the stop of the projection optical system is 1% or less of the total incident light. And a projection type liquid crystal display device characterized by the following.

【0020】また、請求項2は、投射光学系の集光角を
δ(有効開口数F=sin-1δ)とし、液晶表示素子の
基板面の垂直断面内に現れる凹凸面の断面曲線が、前記
断面内に現れる平坦面の交差直線に対する傾斜角度を位
置の関数θ(x)とし、少なくとも有効寸法長における
θ(x)の平均値をθAVとすると、θAV≧δ/2の関係
を満たし、凹凸面と液晶/樹脂複合体との界面フレネル
反射率の平均値RFR(%)と、面全体の傾き度を示す傾
斜角度成分率Q=100・[頻度(0≦θ(x)≦δ/
2)]/[頻度(0≦θ(x)≦90°)](%)と
が、RFR×Q≦1%の関係を満足することを特徴とする
請求項1記載の投射型液晶表示装置を提供する。
In a second aspect of the present invention, the converging angle of the projection optical system is δ (effective numerical aperture F = sin −1 δ), and the cross-sectional curve of the uneven surface that appears in the vertical cross section of the substrate surface of the liquid crystal display element is If the inclination angle of the flat surface appearing in the cross section with respect to the intersection straight line is a function of position θ (x) and the average value of θ (x) in at least the effective dimension length is θ AV , the relationship θ AV ≧ δ / 2 is satisfied. Is satisfied, the average value R FR (%) of the interface Fresnel reflectance between the uneven surface and the liquid crystal / resin composite, and the inclination angle component ratio Q = 100 · [frequency (0 ≦ θ (x ) ≦ δ /
2)] / [frequency (0 ≦ θ (x) ≦ 90 °)] (%) satisfies the relationship of R FR × Q ≦ 1%. Provide equipment.

【0021】ここで、頻度(0≦θ(x)≦δ/2)と
は、微妙な変化を呈する表面形状を測定する際に、片方
の基準面(裏電極基板の平坦面)に対して微小領域の角
度関係がどの程度であるかを示す指標である。ほとんど
一定の傾きを持ち変化の急峻な面、例えば、鋸歯状凹凸
の場合には、Qの数値は小さくなる。理想的には0とな
る。逆に平坦面に近いような微係数を持つ曲面の場合に
は、Qの数値が大きくなる。なお、本発明において、鋸
歯状凹凸面とは平坦部の少ない曲線形状を含み、例えば
サイン波状や半円弧状や台形状のものを含む。
Here, the frequency (0 ≦ θ (x) ≦ δ / 2) refers to one of the reference surfaces (the flat surface of the back electrode substrate) when measuring a surface shape exhibiting a subtle change. This is an index indicating the degree of the angle relationship of the minute area. In the case of a surface having an almost constant inclination and a steep change, for example, a saw-tooth unevenness, the numerical value of Q becomes small. Ideally, it will be zero. Conversely, in the case of a curved surface having a derivative close to a flat surface, the numerical value of Q becomes large. In the present invention, the saw-toothed uneven surface includes a curved shape having few flat portions, and includes, for example, a sine wave shape, a semicircular arc shape, and a trapezoidal shape.

【0022】また、請求項3は、表電極基板の透明電極
と液晶/樹脂複合体との界面フレネル反射率の平均値R
FR(%)が液晶表示素子への入射光の波長に対して5%
以下であることを特徴とする請求項1または2記載の投
射型液晶表示装置を提供する。
The third aspect of the present invention relates to an average value R of the interfacial Fresnel reflectance between the transparent electrode of the front electrode substrate and the liquid crystal / resin composite.
FR (%) is 5% of the wavelength of the light incident on the liquid crystal display
The projection type liquid crystal display device according to claim 1 or 2, wherein:

【0023】また、請求項4は、投射光学系の集光角を
δ(有効開口数F=sin-1δ)とし、液晶表示素子の
基板面の垂直断面内に現れる凹凸面の断面曲線が、前記
断面内に現れる平坦面の交差直線に対する傾斜角度を位
置の関数θ(x)とし、表電極基板の凹凸面と液晶/樹
脂複合体との界面フレネル反射率の平均値RFR(%)
と、面全体の傾き度を示す傾斜角度成分率Q=100・
[頻度(0≦θ(x)≦δ/2)]/[頻度(0≦θ
(x)≦90°)とが、Q≦50%を満足することを特
徴とする請求項1、2または3記載の投射型液晶表示装
置を提供する。
Further, the converging angle of the projection optical system is set to δ (effective numerical aperture F = sin −1 δ), and the cross-sectional curve of the uneven surface appearing in the vertical cross section of the substrate surface of the liquid crystal display element is defined as The average angle R FR (%) of the interfacial Fresnel reflectance between the uneven surface of the front electrode substrate and the liquid crystal / resin composite, where the inclination angle of the flat surface appearing in the cross section with respect to the intersection straight line is defined as a function of position θ (x).
And the inclination angle component ratio Q = 100 ·
[Frequency (0 ≦ θ (x) ≦ δ / 2)] / [frequency (0 ≦ θ
(X) ≦ 90 °), wherein Q ≦ 50% is satisfied. The projection type liquid crystal display device according to claim 1, 2 or 3, is provided.

【0024】また、請求項5は、基板面に垂直な断面に
現れる凹凸面の断面曲線が、ほぼ鋸歯形状であることを
特徴とする請求項1、2、3または4記載の投射型液晶
表示装置を提供する。
According to a fifth aspect of the present invention, the projection type liquid crystal display according to the first, second, third or fourth aspect is characterized in that the cross-sectional curve of the uneven surface appearing in the cross section perpendicular to the substrate surface is substantially saw-toothed. Provide equipment.

【0025】また、請求項6は、表電極基板の元基板自
身または元基板に付着せしめる構成部材に、微細な鋸歯
状凹凸が形成されたマスタ基板の凹凸を転写し、さらに
転写した鋸歯状凹凸面の形状にほぼ相関した形状を有す
る透明電極膜を形成する液晶基板の製造方法を提供す
る。
According to a sixth aspect of the present invention, the unevenness of the master substrate on which the fine saw-toothed unevenness is formed is transferred to the original substrate of the front electrode substrate or a component to be attached to the original substrate. Provided is a method for manufacturing a liquid crystal substrate for forming a transparent electrode film having a shape substantially correlated with a surface shape.

【0026】また、請求項7は、請求項6記載の製造方
法で製造された液晶基板が表電極基板として用いられ、
裏電極基板にアクティブマトリックス基板が用いられ、
両電極基板間に液晶/樹脂複合体が挟持された液晶表示
素子であって、表電極基板の透明電極に鋸歯状凹凸面が
備えられ、その凹凸のピッチPが裏電極基板の画素の大
きさaに比べ小さいとともに、液晶/樹脂複合体の平均
厚さGが画素の大きさaに比べて小さい液晶表示素子を
提供する。
In a seventh aspect, the liquid crystal substrate manufactured by the manufacturing method according to the sixth aspect is used as a front electrode substrate,
An active matrix substrate is used for the back electrode substrate,
A liquid crystal display device in which a liquid crystal / resin composite is sandwiched between both electrode substrates, wherein a transparent electrode of a front electrode substrate is provided with a saw-toothed uneven surface, and a pitch P of the unevenness is a size of a pixel of a back electrode substrate. The present invention provides a liquid crystal display element which is smaller than a and the average thickness G of the liquid crystal / resin composite is smaller than the pixel size a.

【0027】また、上記の各請求項の発明において、表
電極基板の透明電極面の微細な凹凸のピッチPは裏電極
基板の画素の大きさaに比べ小さいとともに、液晶/樹
脂複合体の平均厚さGは画素の大きさaに比べ小さいこ
とが好ましい。
In the above-mentioned invention, the pitch P of the fine irregularities on the transparent electrode surface of the front electrode substrate is smaller than the pixel size a of the back electrode substrate, and the average of the liquid crystal / resin composite is small. It is preferable that the thickness G is smaller than the pixel size a.

【0028】また、上記の各請求項の発明において、表
電極基板の透明電極面の微細な凹凸の平均ピッチPと平
均深さdは、0. 5μm≦P≦30×dの関係を満た
し、液晶/樹脂複合体の平均厚さG(μm)と透明電極
面の微細な凹凸の平均深さd(μm)は、20≦G/d
≦300の関係を満たすことが好ましい。
Further, in the invention of each of the above claims, the average pitch P and the average depth d of the fine irregularities on the transparent electrode surface of the front electrode substrate satisfy a relationship of 0.5 μm ≦ P ≦ 30 × d, The average thickness G (μm) of the liquid crystal / resin composite and the average depth d (μm) of fine irregularities on the transparent electrode surface are 20 ≦ G / d
It is preferable to satisfy the relationship of ≦ 300.

【0029】また、上記の各請求項の発明において、表
電極基板に形成された微細な凹凸上に成膜される透明電
極膜はITO膜であり、液晶表示素子への入射光または
投射光の中心波長λに対して、ITO膜の光学的膜厚=
屈折率n1 ×膜厚d1 ≒λ/2であることが好ましい。
Further, in the above-mentioned inventions, the transparent electrode film formed on the fine unevenness formed on the front electrode substrate is an ITO film, and is used for transmitting incident light or projected light to the liquid crystal display element. Optical film thickness of ITO film = center wavelength λ =
It is preferable that the refractive index is n 1 × the thickness d 1 ≒ λ / 2.

【0030】また、上記の各請求項の発明において、表
電極基板に形成された微細な凹凸上に成膜される透明電
極膜は互いに屈折率の異なる誘電体膜とITO膜の積層
膜であり、微細な凹凸上に最初に誘電体膜が形成され、
さらにその上にITO膜が積層された構造を有し、誘電
体膜の屈折率n2 は、表電極基板の基板材料の屈折率を
g とした場合、n1 >n2 >ng の関係を満足するこ
とが好ましい。
In each of the above-mentioned inventions, the transparent electrode film formed on the fine unevenness formed on the front electrode substrate is a laminated film of a dielectric film and an ITO film having different refractive indexes. First, a dielectric film is formed on the fine irregularities,
Further comprising a structure in which the ITO film is laminated thereon, the refractive index n 2 of the dielectric film, when the refractive index of the substrate material of the front electrode substrate was n g, of n 1> n 2> n g It is preferable to satisfy the relationship.

【0031】このとき、液晶表示素子への入射光または
出射光の中心波長に対して、ITO膜の光学膜厚n1 ×
1 ≒λ/2であり、誘電体膜の光学膜厚=n2 ×d2
≒λ/4、または、n2 ×d2 ≒3・λ/4であること
が好ましい。
At this time, the optical film thickness of the ITO film is n 1 × with respect to the center wavelength of the incident light or the outgoing light to the liquid crystal display element.
d 1 ≒ λ / 2, and the optical thickness of the dielectric film = n 2 × d 2
It is preferable that ≒ λ / 4 or n 2 × d 2 ≒ 3 · λ / 4.

【0032】また、上記の請求項6または7の発明にお
いて、表電極基板の透明電極面の微細な凹凸は、急峻な
形状変化を持った鋸歯状形状であることが好ましく、裏
電極基板側の平坦な反射面に対して、平行になる微小領
域がほとんどないことが特に好ましい。ガラス基板の上
に透明樹脂層を形成し、そこに鋸歯状形状を転写して形
成することが特に好ましい。
In the above-mentioned invention, the fine irregularities on the transparent electrode surface of the front electrode substrate are preferably in a sawtooth shape having a sharp change in shape, and are preferably formed on the back electrode substrate side. It is particularly preferable that there is almost no minute region parallel to the flat reflecting surface. It is particularly preferable that a transparent resin layer is formed on a glass substrate, and a saw-tooth shape is transferred to the transparent resin layer.

【0033】また、上記の請求項6または7の発明にお
いて、微細な鋸歯状凹凸が形成されたマスタ基板を準備
し、CVD法により表電極基板のと略同一屈折率の誘電
体膜をマスタ基板上に成膜し、さらに、その上に成形樹
脂層が塗布された表電極基板の元基板の樹脂層にこの微
細な鋸歯状凹凸を転写した後、イオンエッチング法によ
り表面の微細な鋸歯状凹凸を保ったまま樹脂層と誘電体
膜層を樹脂層がなくなるまでエッチングし、誘電体膜層
に微細な鋸歯状凹凸を形成し、さらにその上に透明電極
膜を形成することが好ましい。
In the above-mentioned invention, a master substrate having fine saw-toothed irregularities is prepared, and a dielectric film having substantially the same refractive index as that of the front electrode substrate is formed by a CVD method. After transferring this fine saw-tooth unevenness to the resin layer of the original substrate of the front electrode substrate on which the molding resin layer is applied, a fine saw-tooth unevenness on the surface is formed by ion etching. It is preferable that the resin layer and the dielectric film layer are etched until the resin layer is exhausted while maintaining the above conditions, fine saw-tooth irregularities are formed on the dielectric film layer, and a transparent electrode film is further formed thereon.

【0034】また、上記の請求項6または7の発明にお
いて、表電極基板の透明電極面の鋸歯状凹凸は、表電極
基板の元基板にホトレジストを塗布した後、鋸歯状凹凸
のピッチに対応したピッチで開口部を有するようにホト
レジストとを露光および現像によりパタ−ニングしてマ
スクを形成し、元基板を溶解するエッチング液に長時間
浸透させることによりホトレジスト界面の元基板に鋸歯
状凹凸を形成し、残留ホトレジストを剥離した後にその
上に透明電極膜を形成することが好ましい。
In the invention according to claim 6 or 7, the saw-tooth unevenness on the transparent electrode surface of the front electrode substrate corresponds to the pitch of the saw-tooth unevenness after applying photoresist on the original substrate of the front electrode substrate. A mask is formed by exposing and developing the photoresist so as to have openings at the pitch, and a mask is formed. By penetrating the etching solution for dissolving the original substrate for a long time, serrated irregularities are formed on the original substrate at the photoresist interface. Then, it is preferable to form a transparent electrode film thereon after removing the remaining photoresist.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】本発明の投射型液晶表示装置で
は、光変調手段として透過散乱の動作モードを有する液
晶表示素子を用いる。そして、他の光学要素と組み合わ
せて反射型の投射型液晶表示装置を構成する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a projection type liquid crystal display device of the present invention, a liquid crystal display element having a transmission and scattering operation mode is used as a light modulating means. Then, a reflective projection type liquid crystal display device is configured by combining with other optical elements.

【0036】この場合、散乱状態の画素では、散乱され
ずに裏側まで到達した光は反射機能層で反射され、光路
を戻る際に、再度液晶表示素子のセル内の散乱部分を通
過することで散乱され、結果として薄い光変調層で高い
散乱率が得られる。
In this case, in the pixels in the scattering state, the light that has reached the back side without being scattered is reflected by the reflection function layer, and passes through the scattering portion in the cell of the liquid crystal display element again when returning to the optical path. Scattering results in a high light scattering rate with a thin light modulating layer.

【0037】具体的には上記の液晶/樹脂複合体を用い
た液晶表示素子を採用することが好ましい。なぜなら、
電気的に散乱状態と透過状態とを直接制御でき、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
できるので高コントラスト比の表示が容易に得られるか
らである。
Specifically, it is preferable to employ a liquid crystal display device using the above liquid crystal / resin composite. Because
This is because an electrically scattering state and a transmission state can be directly controlled, a bright light source can be used, and the transmittance of light during transmission can be greatly improved, so that a display with a high contrast ratio can be easily obtained.

【0038】本発明に用いる液晶/樹脂複合体層の比抵
抗としては、5×1010Ωcm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し、高精
細度の表示を得るためには、1011Ωcm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 / resin composite layer used in the present invention is preferably 5 × 10 10 Ωcm or more.
Further, in order to minimize a voltage drop due to a leak current or the like and to obtain a high-definition display, it is more preferably 10 11 Ωcm or more. In this case, it is not necessary to provide a large storage capacitance for each pixel electrode.

【0039】液晶/樹脂複合体の構造は種々のものがあ
るが、本発明では、連続相の液晶中に3次元ネットワ−
ク状の樹脂が形成された構造が特に好ましいが、連続相
の樹脂中に多数の液晶の粒を含むような構造でも本発明
の効果は発揮しうる。液晶と樹脂相は電圧の印加時また
は非印加時のいずれかの状態においてその樹脂の屈折率
が使用する液晶の常光屈折率(no )または異常光屈折
率(ne )とほぼ一致するように設けられる。
Although there are various structures of the liquid crystal / resin composite, in the present invention, the three-dimensional network is contained in the continuous phase liquid crystal.
In particular, a structure in which a resin in the form of a hoop is formed is preferable, but the effect of the present invention can be exerted even in a structure in which a large number of liquid crystal particles are contained in the resin in the continuous phase. Liquid crystal and the resin phase is the ordinary refractive index of the liquid crystal used is the refractive index of the resin in any state at the time is applied or when no voltage is applied (n o) or the extraordinary refractive index (n e) and so as substantially to match Is provided.

【0040】特に、液晶のno が樹脂の屈折率(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<n
p <no +0.05の関係を満たすことが好ましい。
[0040] In particular, the refractive index of the liquid crystal n o resin (n p)
It is preferable that these values substantially coincide with the above, and at this time, high transparency can be obtained when an electric field is applied. More specifically, n o -0.03 <n
it is preferable to satisfy the relationship of p <n o +0.05.

【0041】これに所望の画素の電極間に電圧を印加す
る。この電圧を印加された画素部分では、液晶が電界方
向に平行に配列し、液晶のno と樹脂の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 the electrodes of the desired pixel. In this voltage applied pixel portions, the liquid crystal is arranged in parallel to the electric field direction, shows the transmission state by the n p of the liquid crystal n o and resin coincide, the light is transmitted in the desired pixel And it is displayed brightly on the projection screen.

【0042】液晶の屈折率異方性Δn(=ne −no
は、散乱性に寄与し、高い散乱性を得るには、ある程度
以上大きいことが好ましく、具体的にはΔn≧0.18
が好ましく、特にΔn≧0.20が好ましい。
[0042] The liquid crystal of the refractive index anisotropy Δn (= n e -n o)
Is preferably larger than a certain level in order to contribute to the scattering property and obtain a high scattering property. Specifically, Δn ≧ 0.18
Is particularly preferable, and Δn ≧ 0.20 is particularly preferable.

【0043】また、誘電異方性が正のネマチック液晶を
用いることが好ましい。また、液晶の体積分率Φは、お
よそ60〜75%、特には65〜70%、とすることが
より好ましい。また、液晶に求められる動作温度範囲、
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
た方が有利である。
It is preferable to use a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy. Further, the volume fraction Φ of the liquid crystal is more preferably about 60 to 75%, particularly preferably 65 to 70%. In addition, the operating temperature range required for liquid crystals,
It is more advantageous to use the composition to satisfy various required performances such as operating voltage.

【0044】この液晶/樹脂複合体を表電極基板と、反
射膜を有する裏電極基板との間に挟持して反射型の液晶
表示素子とする。この反射型の液晶表示素子の電極間へ
の電圧の印加状態により、その液晶の実効的な屈折率が
変化し、樹脂相の屈折率と液晶相の屈折率との関係が変
化し、両者の屈折率がほぼ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(拡散光が液晶表示素子から出射)となる。
The liquid crystal / resin composite is sandwiched between a front electrode substrate and a back electrode substrate having a reflection film to form a reflection type liquid crystal display device. The effective refractive index of the liquid crystal changes according to the state of voltage application between the electrodes of the reflective liquid crystal display element, and the relationship between the refractive index of the resin phase and the refractive index of the liquid crystal phase changes. When the refractive indices are almost the same, a transmissive state (light is emitted after regular reflection) is obtained, and when the refractive indices are different, a scattering state (diffused light is emitted from the liquid crystal display element) is obtained.

【0045】本発明に用いる液晶/樹脂複合体は光励起
重合相分離法(Photo Induced Phas
e Separation:PIPSと略称される。)
で形成することが好ましい。液晶/樹脂複合体を構成す
る樹脂相の材料としては、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、オリゴマーを含有し
た光硬化性ビニル系化合物の使用が特に好ましい。例え
ば、特開昭63−271233号公報、63−2780
35号公報、特開平3−98022号公報に開示された
技術である。
The liquid crystal / resin composite used in the present invention is prepared by a photo-induced polymerization phase separation method (Photo Induced Phase).
e Separation: Abbreviated as PIPS. )
It is preferable to form with. As the material of the resin phase constituting the liquid crystal / resin composite, use of a photocurable compound as an uncured curable compound is preferable, and use of a photocurable vinyl compound containing an oligomer is particularly preferable. For example, JP-A-63-271233, 63-2780
No. 35, JP-A-3-98022.

【0046】他の手法による液晶/樹脂複合体も基本的
には採用できる。また、これらの液晶と硬化性化合物と
の未硬化の混合物には、基板間隙制御用のセラミック粒
子、プラスチック粒子、ガラス繊維等のスペーサ、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。なお、この液晶/樹
脂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。
A liquid crystal / resin composite by another method can be basically employed. In addition, the uncured mixture of the liquid crystal and the curable compound may include ceramic particles for controlling the substrate gap, plastic particles, spacers such as glass fibers, pigments, dyes, viscosity modifiers, and other adverse effects on the performance of the present invention. May be added. The higher the transmittance in the transmission state of the reflection type liquid crystal display device using the liquid crystal / resin composite, the better, and the haze value in the scattering state is 80.
% Is preferable.

【0047】本発明で能動素子としてTFTを用いる場
合には、半導体材料としてはシリコンが好適である。特
に多結晶シリコンは、非結晶シリコンよりも高速動作可
能であって、面積の小さなTFTで動作可能となり、高
い開口率を達成でき明るい表示が得られる。また、裏電
極基板としてMOS半導体基板も使用できる。この場
合、駆動電圧をTFTよりも高く設定でき、15V駆動
のときに、セルギャップを15μm程度まで厚くでき
る。
When a TFT is used as an active element in the present invention, silicon is suitable as a semiconductor material. In particular, polycrystalline silicon can operate at a higher speed than amorphous silicon, can operate with a TFT having a small area, can achieve a high aperture ratio, and can provide a bright display. Also, a MOS semiconductor substrate can be used as the back electrode substrate. In this case, the driving voltage can be set higher than that of the TFT, and the cell gap can be increased to about 15 μm when driving at 15 V.

【0048】基本的な構成は以下のようなものである。
光源系は光源と集光手段と第1の開口絞りとからなり、
光源から出射された発散光は集光手段により第1の開口
絞りの開口部に集光され、第1の開口絞りを通過した光
が反射型光変調手段に入射せしめられ、投射光学系の構
成要素である凸レンズによって液晶表示素子に集光され
る。
The basic configuration is as follows.
The light source system includes a light source, a condensing unit, and a first aperture stop,
The divergent light emitted from the light source is condensed on the opening of the first aperture stop by the light condensing means, and the light passing through the first aperture stop is made incident on the reflection type light modulation means, thereby forming a projection optical system. The light is condensed on the liquid crystal display element by the convex lens which is an element.

【0049】液晶表示素子が透明状態の時、反射機能層
によって正規反射された光が再び同一の凸レンズによっ
て集光され、投射光学系は凸レンズによって第1の絞り
の開口部の共役像が第1の開口絞りと重ならない位置に
形成され、第1の絞りの開口部の共役像の近傍に共役像
と同じ開口形状の第2の絞りを有する投射レンズが配置
されたものである。
When the liquid crystal display element is in a transparent state, the light regularly reflected by the reflection function layer is again condensed by the same convex lens, and the projection optical system uses the convex lens to convert the conjugate image of the aperture of the first stop into the first. And a projection lens having a second stop having the same opening shape as the conjugate image is arranged near the conjugate image at the opening of the first stop.

【0050】図1は、本発明の投射型液晶表示装置の基
本的構成を示すブロック図である。光源系1にランプ1
1、集光鏡12、第1の絞り13が備えられ、投射光学
系2には集光レンズ14、第2の絞り16、投射レンズ
17が備えられている。
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a projection type liquid crystal display device of the present invention. Lamp 1 for light source system 1
1, a condenser mirror 12 and a first stop 13 are provided, and the projection optical system 2 is provided with a condenser lens 14, a second stop 16 and a projection lens 17.

【0051】図1に示す構成において、ランプ11から
出射した光は集光鏡12によって集光された後、その集
光点近傍に配置された第1の絞り13を通過した発散光
が集光レンズ14によって集光され反射型の液晶表示素
子15に入射し、裏側の反射機能層で反射されて入射側
に出射してきて、再度集光レンズ14を通過し投射光学
系2の第2の絞り16の開口部に集光され透過した光が
投射光学系のレンズ17により図示されていないスクリ
ーンに投射される。
In the configuration shown in FIG. 1, the light emitted from the lamp 11 is condensed by the condenser mirror 12, and then the divergent light that has passed through the first aperture 13 arranged near the focal point is collected. The light is condensed by the lens 14 and enters the reflection type liquid crystal display element 15, is reflected by the reflection function layer on the back side, exits to the incident side, passes through the condenser lens 14 again, and is passed through the second stop of the projection optical system 2. The light condensed and transmitted through the opening 16 is projected on a screen (not shown) by the lens 17 of the projection optical system.

【0052】反射型の液晶表示素子の反射機能層の法線
に対して入射光の光軸AXは角度γ/2で入射し、反射
機能層で正規反射した出射光の光軸BXも角度γ/2を
なす。この際、液晶表示素子の表電極基板側に凹凸面が
形成され、少なくとも有効長LO ≒20画素の単位で、
上記の条件が満足されている。実際には透明電極152
にこの凹凸面が形成され、不要な反射光は第2の絞り1
6の位置外に光路を偏向される。
The optical axis AX of the incident light is incident at an angle γ / 2 with respect to the normal to the reflection function layer of the reflection type liquid crystal display element, and the optical axis BX of the outgoing light that is regularly reflected by the reflection function layer also has an angle γ. / 2. At this time, an uneven surface is formed on the front electrode substrate side of the liquid crystal display element, and at least a unit of effective length L O画素 20 pixels,
The above conditions are satisfied. Actually, the transparent electrode 152
This uneven surface is formed on the second stop 1.
The optical path is deflected out of position 6.

【0053】図2は本発明の投射型液晶表示装置に用い
る反射型の液晶表示素子15の構成を模式的に示した断
面図である。液晶表示素子15は、内面に透明電極15
2が形成された表電極基板151と内面に反射電極膜1
54が形成された裏電極基板153とによってセル組み
された素子に液晶/樹脂複合体155が封入された構成
となっている。この透明電極152と反射電極膜154
との間に電圧を印加することにより液晶/樹脂複合体1
55の透過特性(または散乱特性)が変化する。中間電
位に対する中間調表示も可能となる。
FIG. 2 is a sectional view schematically showing the structure of a reflection type liquid crystal display element 15 used in the projection type liquid crystal display device of the present invention. The liquid crystal display element 15 has a transparent electrode 15 on the inner surface.
2 and the reflective electrode film 1 on the inner surface.
The liquid crystal / resin composite 155 is sealed in an element assembled into a cell by the back electrode substrate 153 on which the 54 is formed. The transparent electrode 152 and the reflective electrode film 154
And a liquid crystal / resin composite 1
The transmission characteristics (or scattering characteristics) of the 55 change. Halftone display for an intermediate potential is also possible.

【0054】透明電極152が形成される表電極基板1
51の表面には、例えば図2に示すような形状のピッチ
P(μm)、深さd(μm)の微細な鋸歯状凹凸が形成
されている。裏電極基板153に形成された反射電極膜
154は光学的に平坦面を有し、表示単位である画素電
極に分割されていて、その短辺の長さをa(μm)とす
る。
Front electrode substrate 1 on which transparent electrode 152 is formed
On the surface of 51, for example, fine saw-tooth irregularities having a pitch P (μm) and a depth d (μm) are formed as shown in FIG. The reflective electrode film 154 formed on the back electrode substrate 153 has an optically flat surface, is divided into pixel electrodes as display units, and the length of the short side is a (μm).

【0055】このとき、液晶/樹脂複合体155の平均
厚さをGとし、ピッチP、深さdの微細な凹凸の傾斜面
が平坦な反射電極膜154となす角度をθ(x)とす
る。液晶/樹脂複合体層155が透明状態の時、反射電
極膜154に対して入射角αの入射光は反射電極膜15
4により反射角αで正規反射される。
At this time, the average thickness of the liquid crystal / resin composite 155 is represented by G, and the angle formed by the inclined surface of the fine unevenness having the pitch P and the depth d with the flat reflective electrode film 154 is represented by θ (x). . When the liquid crystal / resin composite layer 155 is in a transparent state, incident light having an incident angle α with respect to the reflective electrode film 154 is reflected by the reflective electrode film 15.
4 is regularly reflected at a reflection angle α.

【0056】一方、液晶表示素子の一断面の状態を図2
に示した。切断面の方向がxであり、矩形の画素の1辺
に平行となるようにした。ここで、反射電極膜154の
平坦面に対して角度θ(x)を有する凹凸面の傾斜面
(図中、1つののこぎり歯の長い部分)に対しては入射
角がα−θ(x)である。この面の正規反射光は反射電
極膜154の法線に対して、反射角α−2θ(x)をな
す。したがって、反射電極膜154による正規反射光と
微細な凹凸の傾斜面による正規反射光は2θ(x)の角
度差を保って出射される。
On the other hand, the state of one section of the liquid crystal display element is shown in FIG.
It was shown to. The direction of the cut surface was x, and was parallel to one side of the rectangular pixel. Here, the angle of incidence is α-θ (x) with respect to the inclined surface of the uneven surface having an angle θ (x) with respect to the flat surface of the reflective electrode film 154 (in the figure, a long portion of one saw tooth). It is. The regular reflection light on this surface forms a reflection angle α-2θ (x) with respect to the normal to the reflection electrode film 154. Therefore, the regular reflection light from the reflection electrode film 154 and the regular reflection light from the inclined surface having fine irregularities are emitted while maintaining an angle difference of 2θ (x).

【0057】液晶表示素子への入射光の分散角をφとす
ると、面全体における傾斜角度θ(x)の平均θAVが、
θAV≧φ/2の関係を満足していれば、分散した光が液
晶表示素子へ入射した場合でも、反射電極膜154の正
規反射光と微細な凹凸の傾斜面による正規反射光とは同
一角度範囲に混在することなく区別される。
Assuming that the dispersion angle of the light incident on the liquid crystal display element is φ, the average θ AV of the inclination angle θ (x) over the entire surface is:
If the relationship of θ AV ≧ φ / 2 is satisfied, the regular reflection light of the reflection electrode film 154 and the regular reflection light by the inclined surface of the fine unevenness are the same even when the dispersed light enters the liquid crystal display element. They are distinguished without being mixed in the angle range.

【0058】その結果、集光レンズ14と投射光学系2
の第2の絞り16の開口部によって規定される集光角δ
を分散角φと同一に設定しておけば(すなわち、θAV
δ/2)、反射電極膜154の正規反射光は第2の絞り
16の開口部を通過して投射光学系のレンズ17により
図示されていないスクリーンに投射されるが、微細な凹
凸の傾斜面による正規反射光は遮断されてスクリーンに
到達しない。
As a result, the condenser lens 14 and the projection optical system 2
The light collection angle δ defined by the opening of the second stop 16
Is set equal to the dispersion angle φ (that is, θ AV
δ / 2), the regular reflection light of the reflection electrode film 154 passes through the opening of the second diaphragm 16 and is projected on a screen (not shown) by the lens 17 of the projection optical system. Is blocked and does not reach the screen.

【0059】実際にピッチPが100μm以下の微細な
凹凸の傾斜面の場合、図2のようなエッジ部が尖った鋸
歯形状を安定して作製することが難しく、θ(x)<δ
/2の傾斜角度成分が多く発生する。したがって、画像
情報である反射電極膜154の正規反射光に重畳する透
明電極152の界面反射光の、液晶表示素子への入射光
に対する比率A(%)は、透明電極152の界面反射率
FR(%)と微細な凹凸の傾斜面のうち、θ(x)<δ
/2の傾斜角度成分率Q(%)との積で表される。
Actually, in the case of an inclined surface having fine irregularities with a pitch P of 100 μm or less, it is difficult to stably produce a sawtooth shape having sharp edges as shown in FIG. 2, and θ (x) <δ
Many tilt angle components of / 2 occur. Therefore, the ratio A (%) of the interface reflection light of the transparent electrode 152 superimposed on the regular reflection light of the reflection electrode film 154, which is image information, to the light incident on the liquid crystal display element is represented by the interface reflectance R FR of the transparent electrode 152. (%) And among the inclined surfaces having fine irregularities, θ (x) <δ
/ 2 with the inclination angle component ratio Q (%).

【0060】液晶/樹脂複合体層155が散乱状態の
時、液晶/樹脂複合体層155の散乱光以外の界面反射
光を低減して投射像のコントラスト比を向上するために
は、A=RFR×Qの比率を1%以下にすることが重要で
ある。
When the liquid crystal / resin composite layer 155 is in a scattering state, in order to reduce the interface reflection light other than the scattered light of the liquid crystal / resin composite layer 155 and improve the contrast ratio of the projected image, A = R It is important that the ratio of FR × Q be 1% or less.

【0061】例えば、集光角δ=10°のとき、入射光
に対して液晶/樹脂複合体層が透明時における表示素子
の反射率(画素電極の開口率、反射電極の反射率、表電
極基板の透過率、液晶/樹脂複合体層の透過率を総合し
た値)が50%であって、液晶/樹脂複合体層が散乱時
におけるAを除いた表示素子の反射率が0. 5%である
場合、実際の表示コントラスト比CRは、CR=50/
(0. 5+A)となり、A=1%の場合はCR=33、
A=0. 5%の場合はCR=50、A=0. 05%の場
合はCR=91が得られる。
For example, when the condensing angle δ = 10 °, the reflectance of the display element when the liquid crystal / resin composite layer is transparent to the incident light (the aperture ratio of the pixel electrode, the reflectance of the reflective electrode, the reflectance of the front electrode) (The total value of the transmittance of the substrate and the transmittance of the liquid crystal / resin composite layer) is 50%, and the reflectance of the display element excluding A when the liquid crystal / resin composite layer is scattered is 0.5%. , The actual display contrast ratio CR is CR = 50 /
(0.5 + A), and when A = 1%, CR = 33,
When A = 0.5%, CR = 50, and when A = 0.05%, CR = 91.

【0062】透明電極152の界面反射率RFR(%)の
値が低い程比率Aは小さな値となり、また液晶/樹脂複
合体層が透明時の表電極基板透過率も高い値となるた
め、界面反射率RFR(%)の値は小さいほど好ましい。
したがって、入射光に対して界面反射率RFR(%)が5
%以下、さらに好ましくは2%以下の小さな値となるよ
うな透明電極膜構成とすることが好ましい。
The lower the value of the interface reflectance R FR (%) of the transparent electrode 152 is, the smaller the ratio A is, and the higher the transmittance of the front electrode substrate when the liquid crystal / resin composite layer is transparent, the higher the value. The smaller the value of the interface reflectance R FR (%), the better.
Therefore, the interface reflectance R FR (%) for incident light is 5
% Or less, and more preferably 2% or less.

【0063】また、微細な凹凸の傾斜面の深さdに応じ
て、液晶/樹脂複合体層の厚さGがそのピッチPの範囲
内で分布するため、液晶/樹脂複合体層の駆動電圧や散
乱能がピッチ内で異なる。その結果、液晶表示素子が拡
大投影された場合、表示ムラとなる。したがって、表示
画素をまたがった表示ムラを発生させないためにピッチ
Pは1画素の短辺長aに比べて小さくすることが好まし
い。
Further, since the thickness G of the liquid crystal / resin composite layer is distributed within the range of the pitch P according to the depth d of the inclined surface of the fine unevenness, the driving voltage of the liquid crystal / resin composite layer is increased. And scattering power differ within the pitch. As a result, when the liquid crystal display element is enlarged and projected, display unevenness occurs. Therefore, it is preferable that the pitch P be smaller than the short side length a of one pixel in order to prevent display unevenness across display pixels.

【0064】また、微細な凹凸の傾斜面の深さdとピッ
チPにより概略規定される傾斜角θは2°以上であるこ
とが好ましいため、P≦30×dの関係を満たすことが
好ましい。さらに、P≦10×dの関係を満たすことが
好ましい。
Since the inclination angle θ roughly defined by the depth d and the pitch P of the inclined surface of the fine unevenness is preferably 2 ° or more, it is preferable that the relationship of P ≦ 30 × d is satisfied. Further, it is preferable that the relationship of P ≦ 10 × d is satisfied.

【0065】また、液晶/樹脂複合体層の厚さGに応じ
て微細な凹凸の傾斜面の深さdがある程度大きな値の場
合、ピッチP内での液晶/樹脂複合体層の駆動電圧が分
布し不均一な表示となるとともに印加電圧−反射率特性
の傾斜が緩慢になり動作電圧幅および駆動電圧が実質的
に増加するといった問題が生じる。したがって、Gとd
の関係は、20≦G/dの範囲であることが好ましい。
ただし、液晶/樹脂複合体層の厚さGは通常4〜30μ
m程度の範囲であり、4〜15V程度の低電圧駆動の場
合はG=6〜20μm程度が好ましい。
When the depth d of the inclined surface of the fine unevenness is a relatively large value according to the thickness G of the liquid crystal / resin composite layer, the driving voltage of the liquid crystal / resin composite layer within the pitch P is reduced. A problem arises in that the display is distributed and non-uniform, and the slope of the applied voltage-reflectance characteristic becomes slow, so that the operating voltage width and the driving voltage are substantially increased. Therefore, G and d
Is preferably in the range of 20 ≦ G / d.
However, the thickness G of the liquid crystal / resin composite layer is usually 4 to 30 μm.
In the case of low voltage driving of about 4 to 15 V, G is preferably about 6 to 20 μm.

【0066】特に、微細な凹凸の傾斜面の深さdのばら
つきに伴う液晶/樹脂複合体層の厚さGの面内分布が大
きな場合には、液晶/樹脂複合体を光変調層とし、その
背面に反射機能層を有する液晶表示素子の印加電圧−反
射率特性が幾何学的に分布するため、中間調の階調表示
においては表示ムラを引き起こすが、上記の凹凸形状の
条件範囲であれば、その影響を抑制できる。
In particular, when the in-plane distribution of the thickness G of the liquid crystal / resin composite layer due to the variation in the depth d of the inclined surface of the fine unevenness is large, the liquid crystal / resin composite is used as the light modulating layer. Since the applied voltage-reflectance characteristic of the liquid crystal display element having a reflective function layer on the back surface is geometrically distributed, display unevenness is caused in a halftone gradation display. If so, the effect can be suppressed.

【0067】また、入射光に対して傾斜面として機能す
るためには、入射光の波長程度以上の微細な凹凸傾斜面
のピッチPであることが必要である。したがって、具体
的には、0. 5μm≦P、および、0. 2μm≦dであ
ることが好ましい。
Further, in order to function as an inclined surface with respect to incident light, it is necessary that the pitch P of the fine uneven inclined surface is equal to or more than the wavelength of the incident light. Therefore, specifically, it is preferable that 0.5 μm ≦ P and 0.2 μm ≦ d.

【0068】上記説明では、液晶表示素子内の光線と液
晶表示素子外、すなわち空気中の光線とは表電極基板の
屈折率に応じて屈折するため、スネル則により角度が変
化するが、説明を簡単にするためその相違の記載を省略
した。
In the above description, since the light beam inside the liquid crystal display device and the light beam outside the liquid crystal display device, that is, the light beam in the air, are refracted according to the refractive index of the front electrode substrate, the angle changes according to the Snell's law. The description of the difference is omitted for simplicity.

【0069】裏電極基板153は、電極を有するととも
に反射膜により反射機能を有するので、ガラス、プラス
チック、金属、セラミクス、半導体等のいずれでもよ
い。この裏電極は画素電極154として、パターニング
されて用いられるので、必要に応じて、TFT、薄膜ダ
イオード、MIM、MOSトランジスタ等の能動素子を
設けて接続する。
Since the back electrode substrate 153 has electrodes and has a reflecting function by means of a reflecting film, it may be made of any of glass, plastic, metal, ceramics, semiconductor and the like. Since this back electrode is used after being patterned as the pixel electrode 154, an active element such as a TFT, a thin film diode, a MIM, or a MOS transistor is provided and connected as necessary.

【0070】また、反射電極膜ではなく、裏電極と反射
膜との組み合わせでもよく、反射膜として屈折率が相対
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た誘電体多層膜でもよい。誘電
体多層膜は、SiO2 、MgF2 、Na3 AlF6 等の
低屈折率透光性誘電体薄膜と、TiO2 、ZrO2 、T
25 、ZnS、ZnSe、ZnTe、Si、Ge、
23 、Al23等の高屈折率透光性誘電体薄膜と
を交互に積層した構造からなり、必要とする反射および
透過波長帯、反射率に応じて、材料・膜厚・層数が異な
り、設計自由度が金属膜に比べ広い。
Instead of the reflective electrode film, a combination of a back electrode and a reflective film may be used. As the reflective film, a translucent dielectric thin film having a relatively high refractive index and a translucent dielectric film having a relatively low refractive index are used. A dielectric multilayer film in which a body thin film is laminated may be used. The dielectric multilayer film is made of a low-refractive-index translucent dielectric thin film such as SiO 2 , MgF 2 , Na 3 AlF 6 , and TiO 2 , ZrO 2 , T
a 2 O 5 , ZnS, ZnSe, ZnTe, Si, Ge,
It has a structure in which high-refractive-index translucent dielectric thin films such as Y 2 O 3 and Al 2 O 3 are alternately laminated, and the material, film thickness, The number of layers is different, and the design flexibility is wider than that of metal films.

【0071】また、裏電極の1つ毎に能動素子が形成さ
れる場合、反射型の液晶表示素子に入射した光が直接能
動素子に到達しないよう、遮光膜としての機能も果た
す。その結果、光導電効果の大きなアモルファスシリコ
ン等の能動素子を用いた場合でも、別途遮光層を設けな
くとも、光誘起電流の発生を低減できる。
When an active element is formed for each of the back electrodes, it also functions as a light shielding film so that light incident on the reflective liquid crystal display element does not directly reach the active element. As a result, even when an active element having a large photoconductive effect, such as amorphous silicon, is used, generation of a photoinduced current can be reduced without providing a separate light-shielding layer.

【0072】反射型の液晶表示素子の透過状態の画素の
部分では、光が透過し、反射膜で正規反射した後空気側
に出射する。この直進光は拡散光を減ずる装置である第
2の絞り16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。
In the transmissive pixel portion of the reflection type liquid crystal display element, light is transmitted, and after being regularly reflected by the reflection film, is emitted to the air side. Since this straight light becomes light passing through the second aperture 16 which is a device for reducing diffused light, it is displayed brightly on the projection screen.

【0073】一方、散乱状態の画素の部分では、光が散
乱されて、拡散光として出射する。この光はほとんどが
拡散光を減ずる装置である第2の絞り16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。
On the other hand, light is scattered in the scattered pixel portion and emitted as diffused light. Most of this light will not pass through the second stop 16, which is a device that reduces diffused light, and will appear dark on the projection screen.

【0074】なお、本発明では、反射型の液晶表示素子
としているので、散乱状態の画素の部分では、散乱され
ずに裏側まで到達した光は反射されて再度散乱部分を通
過するため、さらに散乱され、結果として薄い液晶/樹
脂複合体層155で高い散乱率が得られる。また、透過
型の液晶表示素子に対して同じ散乱能とした場合、液晶
/樹脂複合体層が薄くできるので、駆動電圧が低減でき
る。
In the present invention, since the reflection type liquid crystal display element is used, light that reaches the rear side without being scattered at the pixel portion in the scattering state is reflected and passes through the scattered portion again. As a result, a high scattering rate can be obtained in the thin liquid crystal / resin composite layer 155. In addition, when the same scattering power is used for the transmission type liquid crystal display element, the driving voltage can be reduced because the liquid crystal / resin composite layer can be made thin.

【0075】図3は本発明の投射型液晶表示装置200
の模式的な平面図である。図4は、本発明の投射型液晶
表示装置200の模式的な側面図である。図3と図4に
おいて、楕円鏡12の第1焦点位置にランプ11の発光
部が配置され、ランプ11から出射した光は楕円鏡12
でその第2焦点近傍に集光された後、第2焦点位置に配
置された第1の開口絞り13を通過した光が平凸レンズ
14で集光され反射型の液晶光学素子15に入射し、裏
側で反射されて入射側に出射してきて、再度平凸レンズ
14を通過し集光され、拡散光を減ずる装置である第2
の開口絞り16を通過し、投射光学系のレンズ17によ
り図示されていないスクリーンに投射される。
FIG. 3 shows a projection type liquid crystal display device 200 according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic plan view of FIG. FIG. 4 is a schematic side view of the projection type liquid crystal display device 200 of the present invention. 3 and 4, the light emitting portion of the lamp 11 is disposed at the first focal position of the elliptical mirror 12, and the light emitted from the lamp 11
After the light is focused near the second focal point, the light that has passed through the first aperture stop 13 arranged at the second focal position is focused by the plano-convex lens 14 and enters the reflective liquid crystal optical element 15, The second device is a device that is reflected by the back side, exits to the incident side, passes through the plano-convex lens 14 again, is collected, and reduces diffused light.
And is projected on a screen (not shown) by a lens 17 of a projection optical system.

【0076】図4において、楕円鏡12の第2焦点位置
近傍に配置された錐体状プリズム18は液晶表示素子1
5に照射される光の分布を均一化するとともに光利用効
率を改善する効果を有する(錐体状プリズムの作用・構
成は、特開平7−134295号公報を参照)。
In FIG. 4, the conical prism 18 arranged near the second focal point of the elliptical mirror 12 is
5 has the effect of making the distribution of the light irradiated to 5 uniform and improving the light use efficiency (for the operation and configuration of the conical prism, refer to JP-A-7-134295).

【0077】平凸レンズ14の平面側は液晶表示素子1
5の光入射側ガラス基板に平凸レンズ14およびガラス
基板と屈折率がほぼ等しいカップリングオイルを用いて
接合されることによって、界面反射は生じない。ここで
用いられる平凸レンズ14の素材はガラスでもプラステ
ィックでもよいが、反射型表示素子15の表電極基板1
51と屈折率が略等しいことが接着界面のフレネル反射
を生じさせないために好ましい。
The plane side of the plano-convex lens 14 is the liquid crystal display element 1
No interface reflection occurs because the plano-convex lens 14 and the coupling oil having substantially the same refractive index as the glass substrate are joined to the light incident side glass substrate No. 5. The material of the plano-convex lens 14 used here may be glass or plastic.
It is preferable that the refractive index is substantially equal to 51 in order not to cause Fresnel reflection at the bonding interface.

【0078】また、凸面の形状は球面が一般的だが、投
射像の解像度および投射レンズと組み合わせたときの収
差を向上するために非球面形状とすることが好ましい。
また、フレネル形状とすることによって平凸レンズの厚
さを軽減し軽量・安価にしてもよい。
The shape of the convex surface is generally a spherical surface, but is preferably an aspherical surface in order to improve the resolution of the projected image and the aberration when combined with the projection lens.
In addition, the thickness of the plano-convex lens may be reduced by making it into a Fresnel shape, and the weight may be reduced.

【0079】本発明の光源系は、図3と図4では楕円面
鏡を集光鏡として用いた例を示したが、放物面鏡、球面
鏡やレンズ等を適当に組み合わせたものも光源光学系と
して使用できる。ランプとしては、ハロゲンランプ、メ
タルハライドランプ、キセノンランプ等がある。さら
に、この光源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用い
る。
The light source system of the present invention is shown in FIGS. 3 and 4 using an ellipsoidal mirror as a condensing mirror. However, a light source system appropriately combining a parabolic mirror, a spherical mirror, a lens, and the like may be used. Can be used as a system. Examples of the lamp include a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, and the like. Further, a cooling system is added to this light source system, or an infrared cut filter, an ultraviolet cut filter, or the like is used in combination.

【0080】また、凸錐体状プリズム18はその凸面を
光源側に配置してもよく、代わりに凹錐体状プリズムを
用いてもよい。このような光学素子を用いることによ
り、投射光の照度均一性および光利用効率が向上する。
また、レンズアレイ・インテグレータ、ロッド・インテ
グレータ、単一レンズや拡散板等の光学素子を配置して
もよい。
The convex conical prism 18 may have its convex surface disposed on the light source side, or may use a concave conical prism instead. By using such an optical element, the illuminance uniformity and light use efficiency of the projection light are improved.
Further, optical elements such as a lens array integrator, a rod integrator, a single lens, and a diffusion plate may be arranged.

【0081】色光に別れた入射光を複数の反射型表示素
子に入射させる場合には、最初から3色の光源を準備し
てもよく、ダイクロイックミラー、ダイクロイックプリ
ズム等により分光してもよい。具体的に図3および図4
の装置に適用するとすれば、反射型の液晶表示素子15
と光源系1および投射光学系のレンズ17との間に色分
離合成系4を配置し、RGBの各色光に対して3個の反
射型表示素子が配置されることになる。
When the incident light separated into color light is made incident on a plurality of reflective display elements, a light source of three colors may be prepared from the beginning, or may be separated by a dichroic mirror, a dichroic prism or the like. Specifically, FIGS. 3 and 4
If applied to the device of the above, the reflection type liquid crystal display element 15
The color separation / combination system 4 is arranged between the light source system 1 and the lens 17 of the projection optical system, and three reflective display elements are arranged for each color light of RGB.

【0082】そのように構成した投射型液晶表示装置3
00の模式的な平面図を図5に、模式的な側面図を図6
に示す。この例では、R反射GB透過のダイクロイック
ミラー41と、B反射G透過のダイクロイックミラー4
2の2枚構成で光源系からの入射白色光をRGBに色分
離するとともに、RGB各液晶表示素子15R、15
G、15BからのRGB反射光を色合成している。な
お、RまたはRedとは可視光域で赤の領域の色光を指
し、GまたはGreenとは緑の領域の色光を指し、B
またはBlueとは青の領域の色光を指す。
The projection type liquid crystal display device 3 configured as described above
FIG. 5 is a schematic plan view of FIG.
Shown in In this example, a dichroic mirror 41 transmitting R reflection and GB and a dichroic mirror 4 transmitting B reflection and G are used.
In the two-panel configuration, the incident white light from the light source system is color-separated into RGB, and each of the RGB liquid crystal display elements 15R, 15R.
The RGB reflected lights from G and 15B are color-combined. Note that R or Red indicates color light in a red region in the visible light region, G or Green indicates color light in a green region, and B or Red
Alternatively, Blue indicates color light in a blue region.

【0083】図6において(図6の断面では平凸レンズ
14Gと液晶表示素子15Gが示されている)、反射型
構成である液晶表示素子15R、15G、15Bに接合
された平凸レンズ14R、14G、14Bは、いずれも
その回転中心軸が反射型表示素子の表示面外に位置する
偏心レンズ構成となっている。
In FIG. 6 (the plano-convex lens 14G and the liquid crystal display element 15G are shown in the cross section of FIG. 6), the plano-convex lenses 14R, 14G, which are joined to the liquid crystal display elements 15R, 15G, 15B having a reflection type configuration. 14B has an eccentric lens configuration whose center of rotation is located outside the display surface of the reflective display element.

【0084】その結果、反射型表示素子の反射機能層と
平行な平凸レンズの凸面が表示素子内に存在しないた
め、凸面での残留界面反射光は反射機能層での正規反射
光とは方向が異なり投射レンズの第2の絞り16の開口
部を通過しない。したがって、平凸レンズの凸面で残留
反射があっても投射像には重畳しない。
As a result, since the convex surface of the plano-convex lens parallel to the reflective function layer of the reflective display element does not exist in the display element, the residual interface reflected light on the convex surface is different in direction from the regular reflected light on the reflective functional layer. Differently, it does not pass through the opening of the second stop 16 of the projection lens. Therefore, even if there is residual reflection on the convex surface of the plano-convex lens, it does not overlap with the projected image.

【0085】液晶表示素子が微細な画素からなる表示素
子でスクリーン上に画像を投射する場合、表示面の隅々
まで表示画素を分解できる投射レンズの解像度が要求さ
れるため、投射レンズは一般に複数枚の材質・形状の異
なるレンズから構成されている。このような場合、第2
の絞り16の相対的位置は投射レンズ内の瞳位置、すな
わち、平凸レンズ14によって形成される第1の絞り1
3の共役像位置に、第1の絞り13の開口形状の共役像
とほぼ一致するように開口形状が設定されることが好ま
しい。
When an image is projected on a screen by a display element having fine pixels as a liquid crystal display element, a projection lens having a resolution capable of decomposing display pixels to every corner of the display surface is required. It is composed of two lenses of different materials and shapes. In such a case, the second
The relative position of the stop 16 is a pupil position in the projection lens, that is, the first stop 1 formed by the plano-convex lens 14.
It is preferable that the aperture shape is set at the conjugate image position of 3 so as to substantially coincide with the conjugate image of the aperture shape of the first diaphragm 13.

【0086】[0086]

【作用】本発明では液晶/樹脂複合体を用いて反射型の
液晶表示素子とするので、薄い厚みの液晶/樹脂複合体
であっても高い散乱特性が得られ、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, a reflection type liquid crystal display element is formed by using a liquid crystal / resin composite, so that a high scattering characteristic can be obtained even with a liquid crystal / resin composite having a small thickness, and a high contrast is obtained as a characteristic of the element itself. The ratio is obtained.

【0087】また、透明電極が形成される表電極基板面
に、最適化された微細な鋸歯形状の凹凸が形成されると
ともに、透明電極の周辺における界面反射率が低減され
る構成としているため、投射像に重畳する界面反射光の
影響がわずかであり、投射型液晶表示装置として高コン
トラスト比が得られる。
In addition, since optimized fine saw-toothed irregularities are formed on the surface of the front electrode substrate on which the transparent electrode is formed, and the interface reflectance around the transparent electrode is reduced, The influence of the interface reflection light superimposed on the projection image is slight, and a high contrast ratio can be obtained as a projection type liquid crystal display device.

【0088】[0088]

【実施例】【Example】

(実施例1)本発明の第1の実施例である投射型液晶表
示装置に用いられる反射型液晶表示素子の断面形状を図
2を用いて説明する。画素形状は、1辺長a=40μm
の正方形画素で、縦768個×横1024個から構成さ
れる表示対角長約2インチサイズである反射型の液晶表
示素子である。図1で断面は矩形である画素の1辺に平
行となっている。切断された方向をxo とする。
(Embodiment 1) A sectional shape of a reflection type liquid crystal display element used in a projection type liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Pixel shape: one side length a = 40 μm
Is a reflection type liquid crystal display element having a display diagonal length of about 2 inches, which is composed of 768 pixels vertically and 1024 pixels horizontally. The cross section in FIG. 1 is parallel to one side of a rectangular pixel. The cutting direction is defined as xo .

【0089】実施例1では、反射型液晶表示素子として
辺の長さa=40μmの正方形画素が縦768個×横1
024個から構成され、アクティブマトリックスとして
多結晶SiのTFTを用いた表示対角長約2インチサイ
ズとする。
In the first embodiment, 768 square pixels × 1 horizontal pixel having a side length a = 40 μm are used as a reflection type liquid crystal display element.
The active matrix has a display diagonal length of about 2 inches using a polycrystalline Si TFT as an active matrix.

【0090】ガラス基板上にゲート配線、ソース配線お
よび画素毎に多結晶Si−TFTが形成されたアクティ
ブマトリックス基板に平坦化膜をコートし、さらに平坦
化膜にコンタクトホールを形成した後、アルミニウム膜
を成膜およびパターニングすることにより、TFTのド
レイン電極とアルミニウム反射電極とのコンタクトをと
る。このときの反射電極の画素に占める開口率は80%
である。
An active matrix substrate having a gate wiring, a source wiring, and a polycrystalline Si-TFT formed for each pixel on a glass substrate is coated with a flattening film, and a contact hole is formed in the flattening film. Is formed and patterned to make contact between the drain electrode of the TFT and the aluminum reflective electrode. At this time, the aperture ratio of the reflective electrode in the pixel is 80%.
It is.

【0091】反射電極において90%以上の高い反射率
を得るためにはアルミニウム膜以外に銀(Ag)膜を用
いてもよく、アルミニウム膜上に屈折率の異なる誘電体
膜を積層して増反射膜としてもよい。
In order to obtain a high reflectivity of 90% or more in the reflective electrode, a silver (Ag) film may be used in place of the aluminum film, and a dielectric film having a different refractive index is laminated on the aluminum film to increase reflection. It may be a film.

【0092】表電極基板はガラスであり、ピッチPが約
2〜6μm、深さdが約0. 3〜1μmの鋸歯形状の微
細な凹凸が表面に形成され、その凹凸面に透明電極膜と
してITOが成膜されている。
The front electrode substrate is made of glass, and has fine saw-toothed irregularities having a pitch P of about 2 to 6 μm and a depth d of about 0.3 to 1 μm on the surface. ITO is deposited.

【0093】このような微細な凹凸はブレーズ回折格子
を作製するときに用いられるルーリング・エンジンと呼
ばれるダイヤモンド超精密加工機械を用いて、最初に必
要とされる凹凸のピッチPおよび深さdの鋸歯形状の凹
凸を有するマスタ原板を作製する。
Such fine irregularities are initially formed by using a diamond ultra-precision machining machine called a ruling engine, which is used when fabricating a blazed diffraction grating, and having a pitch P of irregularities and a sawtooth having a depth d. A master plate having irregularities is manufactured.

【0094】回折格子を作製する場合と異なり、凹凸は
等間隔で精密な同一形状加工である必要はなく、既述の
形状条件の範囲内であればよい。また、マスタ基板は平
面平板に鋸歯形状の凹凸が形成されたものでもよく、円
筒ローラの回転表面に鋸歯形状の凹凸が形成されたもの
でもよい。
Unlike the case where a diffraction grating is manufactured, the unevenness does not need to be precisely the same shape processing at equal intervals, but may be within the range of the shape conditions described above. Further, the master substrate may be a flat plate having sawtooth-shaped irregularities formed thereon, or may be a cylindrical roller having a rotating surface having sawtooth-shaped irregularities formed thereon.

【0095】表電極基板にこの凹凸を形成する方法とし
ては、加熱したガラス基板に直接マスタ基板を圧着し凹
凸を転写する方法や、ガラス基板に透明樹脂の薄膜を形
成し、その樹脂に凹凸を転写する方法、または凹凸を転
写した樹脂フィルムをガラス基板に積層する方法が考え
られる。この手法を図10および図11に示す。
As a method of forming the irregularities on the front electrode substrate, a method of pressing the master substrate directly on the heated glass substrate to transfer the irregularities, or forming a thin film of a transparent resin on the glass substrate and forming the irregularities on the resin. A method of transferring, or a method of laminating a resin film on which unevenness is transferred on a glass substrate can be considered. This technique is shown in FIGS.

【0096】生産性を考慮すると、より低温で転写可能
な透明樹脂を介して凹凸を形成する方が好ましく、この
とき用いる透明樹脂の屈折率とガラス基板の屈折率の差
は0.1以下であることが好ましい。光学材料として利
用可能な樹脂としては、アクリル系樹脂、ポリカーボネ
ート系樹脂、スチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂が
挙げられる。図10において、マスタ基板170、表電
極基板151、アクリル系樹脂からなる転写層160を
示す。
In consideration of productivity, it is preferable to form unevenness via a transparent resin that can be transferred at a lower temperature. At this time, the difference between the refractive index of the transparent resin used and the refractive index of the glass substrate is 0.1 or less. Preferably, there is. Examples of resins that can be used as optical materials include acrylic resins, polycarbonate resins, styrene resins, and polyolefin resins. FIG. 10 shows a master substrate 170, a front electrode substrate 151, and a transfer layer 160 made of an acrylic resin.

【0097】樹脂が付着せしめられるガラス基板の屈折
率が1.52である。樹脂のガラス基板に対する屈折率
差としては、およそ0.15以内、好ましくは0.10
以内に設定する。樹脂の組成を調整することにより所望
の屈折率値が得られる。この際、屈折率差が少なければ
それだけガラス基板−樹脂膜間での反射率を抑制でき
る。
The glass substrate to which the resin is attached has a refractive index of 1.52. The difference in the refractive index of the resin with respect to the glass substrate is within about 0.15, preferably 0.10.
Set within. A desired refractive index value can be obtained by adjusting the composition of the resin. At this time, the smaller the difference in refractive index, the more the reflectance between the glass substrate and the resin film can be suppressed.

【0098】ガラス基板に透明樹脂の薄膜を形成しその
樹脂に凹凸を転写するには、熱可塑性樹脂の溶液をガラ
ス基板に塗布し、溶媒を乾燥後、塗布した樹脂のガラス
転移温度以上に加熱したマスタ基板を圧着して凹凸を転
写する方法や、ガラス基板とマスタ基板の間に熱または
光により硬化可能な未硬化の樹脂組成物を注入し硬化さ
せ凹凸を転写する方法がある。
In order to form a thin film of a transparent resin on a glass substrate and transfer irregularities to the resin, a solution of a thermoplastic resin is applied to the glass substrate, the solvent is dried, and then heated to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the applied resin. There is a method of transferring the concavities and convexities by pressing the prepared master substrate, and a method of injecting and curing an uncured resin composition curable by heat or light between the glass substrate and the master substrate to transfer the concavities and convexities.

【0099】また、先に樹脂フィルムに凹凸を転写する
方法としては、熱可塑性樹脂フィルムを樹脂のガラス転
移温度以上に加熱した凹凸形成された円筒ローラと平滑
なローラとの間に挟み凹凸を転写する方法や、凹凸を有
するマスタ基板上に熱または光により硬化可能な未硬化
の樹脂組成物を塗布し硬化させ凹凸を転写する方法があ
る。最後にこの微細な凹凸形状が転写された樹脂表面に
ITO膜を成膜し表電極基板とする。
As a method of transferring the irregularities to the resin film first, the irregularities are transferred between a cylindrical roller having irregularities formed by heating a thermoplastic resin film at a temperature higher than the glass transition temperature of the resin and a smooth roller. And a method in which an uncured resin composition curable by heat or light is applied to a master substrate having irregularities and cured to transfer the irregularities. Finally, an ITO film is formed on the surface of the resin to which the fine irregularities have been transferred to obtain a front electrode substrate.

【0100】このとき、ITO膜界面の反射率Rの値を
低減するためには、入射光の中心波長λに対してITO
膜の光学的膜厚(屈折率×膜厚)を約λ/2とすること
が好ましい。例えば、λ=540nmのGreen光の
場合、ITO屈折率は約1.8のため、膜厚を約150
nmとすれば波長540nm領域の光に対して、0.5
%以下の反射率Rが得られる。
At this time, in order to reduce the value of the reflectance R at the interface of the ITO film, it is necessary to make the ITO light center wavelength .lambda.
The optical thickness (refractive index × film thickness) of the film is preferably about λ / 2. For example, in the case of Green light of λ = 540 nm, since the ITO refractive index is about 1.8, the film thickness is about 150.
If it is assumed to be nm, it is 0.5 for light in the wavelength region of 540 nm.
% Or less.

【0101】この構成の問題点はλ(Green波長
域)以外の例えば400〜480nmのBlueや、6
00nm以上のRedの波長域において反射防止条件を
満たさないため、反射率Rが増大し表電極基板の透過率
が低下する。したがって、中心波長λが540nm程度
の白色光入射の場合には、光学膜厚がλ/2のITO膜
を形成し、RGB3色に色分解された入射光の場合には
各色の中心波長λに対して異なる光学膜厚のITOを作
り分ければよい。
The problem with this configuration is that, for example, a wavelength of 400 to 480 nm other than λ (Green wavelength range),
Since the antireflection condition is not satisfied in the Red wavelength region of 00 nm or more, the reflectance R increases and the transmittance of the front electrode substrate decreases. Therefore, when white light with a center wavelength λ of about 540 nm is incident, an ITO film having an optical film thickness of λ / 2 is formed, and when the incident light is separated into three colors of RGB, the center wavelength λ of each color is set to On the other hand, ITO having different optical film thicknesses may be separately formed.

【0102】このような波長依存性を低減する構成とし
て、ITO膜を構成要素とする多層反射防止膜とすれば
よい。例えば、ガラス基板すなわち樹脂層の屈折率をn
g 、ITO膜の屈折率をn1 とした場合、誘電体膜とし
てその屈折率n2 が、ng <n2 <n1 の関係を満たす
誘電体膜をガラス基板とITO膜との間に形成する。
As a configuration for reducing such wavelength dependence, a multilayer antireflection film having an ITO film as a component may be used. For example, the refractive index of a glass substrate,
g, the refractive index of the ITO film when the n 1, its refractive index n 2 as a dielectric film, a dielectric film satisfying the relation of n g <n 2 <n 1 between the glass substrate and the ITO film Form.

【0103】具体的には、ng =1. 5、n1 =1. 8
〜1.9の場合は、n2 =1. 6程度となるため、CV
D法によりSiON膜の屈折率が1. 6程度になる条件
で成膜すればよい。または、Al23 を真空蒸着法や
スパッタ法により成膜してもよい。このときの各膜厚の
光学膜厚は、入射光の中心波長λに対して、n1 ×d1
=λ/2、n2 ×d2 =λ/4、または、n2 ×d2
3・λ/4とすればよい。その結果、可視光の波長域で
0.5%以下の比較的平坦な分光反射率特性が得られる
ため、白色光入射またはRGB色光入射の場合も同一の
膜構成で反射防止透明電極膜として使用できる。反射防
止透明電極膜の多層構成は上記の構成に限られず、種々
の層数、屈折率値、光学膜厚の組み合わせが用いられ
る。
Specifically, n g = 1.5, n 1 = 1.8
In the case of 11.9, n 2 = approximately 1.6.
The film may be formed by the method D under the condition that the refractive index of the SiON film is about 1.6. Alternatively, Al 2 O 3 may be formed by a vacuum evaporation method or a sputtering method. The optical film thickness of each film thickness at this time is n 1 × d 1 with respect to the center wavelength λ of the incident light.
= Λ / 2, n 2 × d 2 = λ / 4 or n 2 × d 2 =
It may be set to 3 · λ / 4. As a result, a relatively flat spectral reflectance characteristic of 0.5% or less can be obtained in the wavelength region of visible light, so that the same film configuration is used as an anti-reflection transparent electrode film in the case of white light incidence or RGB color light incidence. it can. The multilayer structure of the antireflection transparent electrode film is not limited to the above structure, and various combinations of the number of layers, the refractive index value, and the optical film thickness are used.

【0104】このようにして作製された表電極基板と裏
電極基板を用いて、平均ギャップG=10μmの空セル
を作製し、液晶と未硬化の樹脂組成物(アクリル系モノ
マーとアクリル系オリゴマー)を注入した後、紫外線を
照射して光励起重合相分離法により液晶/樹脂複合体を
形成する。このようにして作製される反射型の液晶表示
素子を用い、他の光学部材と組み合わせて、図3と図4
に示した構成の投射型表示装置を準備する。
Using the front electrode substrate and the back electrode substrate thus prepared, empty cells having an average gap G = 10 μm were prepared, and the liquid crystal and the uncured resin composition (acrylic monomer and acrylic oligomer) were used. And then irradiating ultraviolet rays to form a liquid crystal / resin composite by a photoexcitation polymerization phase separation method. FIGS. 3 and 4 show the reflection type liquid crystal display element manufactured in this manner, which is combined with other optical members.
A projection display device having the configuration shown in (1) is prepared.

【0105】本実施例で用いられる、平凸レンズ14は
焦点距離f=120mmの平凸球面形状のBK7であ
り、縦40mm横45mmの長方形状とする。この平凸
レンズの切断面には黒色塗料を塗布し、側面に入射した
光は吸収されるようにする。また、凸面には可視波長域
用の反射防止膜が形成されている。このような平凸レン
ズ14の平面側を、表示部形状が30. 5mm×40.
6mmで対角長が2インチである液晶表示素子15の表
電極基板151に屈折率1. 52のカップリングオイル
を用いて接合する。
The plano-convex lens 14 used in this embodiment is a BK7 having a plano-convex spherical shape with a focal length f = 120 mm and a rectangular shape having a length of 40 mm and a width of 45 mm. A black paint is applied to the cut surface of the plano-convex lens so that light incident on the side surface is absorbed. Further, an antireflection film for a visible wavelength region is formed on the convex surface. The display side shape of the plano-convex lens 14 is 30.5 mm × 40.
The liquid crystal display element 15 is 6 mm long and has a diagonal length of 2 inches.

【0106】楕円鏡12の第2焦点位置に錐体状プリズ
ム18と第1の絞り13を設置し、上記の各光学部品を
図3と図4のように配置する。第1の絞り13はその開
口直径が可変となる虹彩絞りとする。また、液晶表示素
子の反射光が平凸レンズ14によって集光され、第1の
絞り13の開口部の像が結像される位置に第2の絞り1
6をその開口部が第1の絞り13の開口部の像と一致す
るように設置する。この第2の絞り16の開口部を透過
した光が投射レンズ17を通してスクリーン上に投射さ
れる。
The conical prism 18 and the first stop 13 are installed at the second focal position of the elliptical mirror 12, and the above-mentioned optical components are arranged as shown in FIGS. The first stop 13 is an iris stop whose opening diameter is variable. Further, the reflected light of the liquid crystal display element is condensed by the plano-convex lens 14 and the second stop 1 is located at a position where an image of the opening of the first stop 13 is formed.
6 is set so that its opening coincides with the image of the opening of the first diaphragm 13. The light transmitted through the opening of the second stop 16 is projected on the screen through the projection lens 17.

【0107】第2の絞り16は投射レンズ17と分離し
て配置してもよいが、投射レンズ17の瞳位置に配置さ
れることが好ましい。第1の絞り13の開口部直径を
a、第2の絞り16の開口部直径をbとすると、平凸レ
ンズ14の焦点距離fを用いて、液晶表示素子への入射
光の分散角Φと投射光の指向性を示す集光角δは数1で
規定される。ここで、φ=δとなるように第1の開口絞
り13と第2の開口絞り16の開口径a、bを同時に調
整する。
The second stop 16 may be arranged separately from the projection lens 17, but is preferably arranged at the pupil position of the projection lens 17. Assuming that the aperture diameter of the first aperture 13 is a and the aperture diameter of the second aperture 16 is b, the dispersion angle Φ and the projection angle of the incident light on the liquid crystal display element are projected using the focal length f of the plano-convex lens 14. The converging angle δ indicating the directivity of light is defined by Equation 1. Here, the aperture diameters a and b of the first aperture stop 13 and the second aperture stop 16 are simultaneously adjusted so that φ = δ.

【0108】[0108]

【数1】 tan(φ)=a/f tan(δ)=b/fTan (φ) = a / f tan (δ) = b / f

【0109】光源11としては、放電発光型のメタルハ
ライドランプを用いる。このような構成で投射像のコン
トラスト比を集光角δ=5°、10°について表1にま
とめた。また、反射型表示素子の駆動電圧、飽和反射
率、暗反射率も合わせて表に載せた。
As the light source 11, a discharge light emitting metal halide lamp is used. Table 1 summarizes the contrast ratios of the projected images in such a configuration with respect to the condensing angles δ = 5 ° and 10 °. The table also shows the driving voltage, the saturation reflectance, and the dark reflectance of the reflective display element.

【0110】実施例1は上記微細な鋸歯形状の凹凸面に
透明電極としてITO膜を約150nm成膜された表電
極基板を用いる場合を記した。また、反射型液晶表示素
子の表電極基板の透明電極面が平坦であり、透明電極と
してITO膜を約75nm成膜された表電極基板を用い
る場合を比較例1に記した。
In the first embodiment, a case is described in which a front electrode substrate in which an ITO film is formed to a thickness of about 150 nm as a transparent electrode on the fine sawtooth-shaped uneven surface is used. Comparative Example 1 describes the case where the transparent electrode surface of the front electrode substrate of the reflection type liquid crystal display element was flat and the front electrode substrate on which an ITO film was formed to a thickness of about 75 nm was used as the transparent electrode.

【0111】さらに、反射型の液晶表示素子の表電極基
板の透明電極面を#500のアルミナ研磨剤で研磨して
表面に粗い凹凸を形成した後、透明電極としてITO膜
を約150nm成膜された表電極基板を用いる場合を比
較例2に記した。
Further, after the transparent electrode surface of the front electrode substrate of the reflection type liquid crystal display element was polished with a # 500 alumina abrasive to form rough irregularities on the surface, an ITO film of about 150 nm was formed as a transparent electrode. The case where the front electrode substrate was used was described in Comparative Example 2.

【0112】飽和反射率RONは液晶/樹脂複合体層に充
分な電界を印加して透明になった状態の反射率とし、駆
動電圧V90は飽和反射率RONに対してその90%の反射
率が得られる駆動電圧とし、暗反射率ROFF は液晶/樹
脂複合体層に電界を印加しない散乱状態の反射率とし、
コントラスト比CRはRON/Roff で算出される。
The saturation reflectance R ON is a reflectance in a transparent state by applying a sufficient electric field to the liquid crystal / resin composite layer, and the driving voltage V 90 is 90% of the saturation reflectance R ON . The drive voltage at which the reflectivity is obtained, and the dark reflectivity R OFF is the reflectivity in a scattering state where no electric field is applied to the liquid crystal / resin composite layer,
The contrast ratio CR is calculated by R ON / R off .

【0113】[0113]

【表1】 [Table 1]

【0114】したがって、実施例1の構成により駆動電
圧を低電圧に維持したまま、高い飽和反射率RONおよび
低い暗反射率ROFF が得られるため、明るく高コントラ
ストな投射像が達成される。
Therefore, a high saturated reflectance R ON and a low dark reflectance R OFF can be obtained with the driving voltage maintained at a low voltage by the configuration of the first embodiment, so that a bright and high-contrast projected image is achieved.

【0115】また、比較例2の構成では、中間調の投射
像において表電極基板の粗い凹凸形状に起因する液晶/
樹脂複合体のギャップムラに対応した照度ムラが発生
し、階調表示において問題となる。
Further, in the configuration of Comparative Example 2, in the halftone projected image, the liquid crystal / liquid crystal caused by the rough uneven shape of the front electrode substrate was used.
Irradiance unevenness corresponding to the gap unevenness of the resin composite occurs, which is a problem in gradation display.

【0116】本実施例では光源として放電発光型のメタ
ルハライドランプを用いる例を示したが、それ以外に、
超高圧水銀ランプやキセノンランプや無電極マイクロ波
放電ランプおよびフィラメント発光型のハロゲンランプ
等でもよい。
In this embodiment, an example is shown in which a discharge light emitting metal halide lamp is used as a light source.
An ultra-high pressure mercury lamp, a xenon lamp, an electrodeless microwave discharge lamp, a filament light emitting halogen lamp, or the like may be used.

【0117】本発明に用いる透過散乱型の表示素子は、
電圧の印加状態により、透過状態と散乱状態とをとりう
る平面型の表示素子であれば使用できる。具体的には、
DSMの液晶表示素子でもよく、微細な針状粒子を溶液
に分散させておき、電圧の印加状態により透過散乱を制
御する素子等のように他の散乱型表示素子でもよい。液
晶素子以外の材料を用いることができる。また、駆動方
式もアクティブマトリックス方式に限られず、パッシブ
駆動、スタティック駆動等他の方法でもよい。
The transmission / scattering type display element used in the present invention is:
Any flat display element that can be in a transmission state or a scattering state depending on the voltage application state can be used. In particular,
A liquid crystal display element of DSM may be used, or another scattering type display element such as an element in which fine needle-like particles are dispersed in a solution and transmission scattering is controlled by a voltage application state may be used. Materials other than the liquid crystal element can be used. Also, the driving method is not limited to the active matrix method, and other methods such as passive driving and static driving may be used.

【0118】投射型液晶表示装置は、通常は前述のよう
に表示素子の画像が投射レンズにより別置したスクリー
ン上に投射結像される。この場合、前面投射型(観察者
がスクリーンに対して投射型表示装置側に位置して見
る)であっても、背面投射型(観察者がスクリーンに対
して投射型表示装置と反対側に位置して見る)であって
もよい。
In a projection type liquid crystal display device, as described above, an image of a display element is usually projected and formed on a screen separately provided by a projection lens as described above. In this case, even if the front projection type (the observer is positioned on the projection type display device side with respect to the screen and sees), the rear projection type (the observer is positioned on the side opposite to the projection type display device with respect to the screen). To see).

【0119】この反射型表示素子の反射電極を全面ベタ
電極としたり、簡単な電極パターニングをした透過散乱
型表示素子とした投射型表示装置とし、これを照明装置
として使用できる。例えば、図3および図4の装置自体
をそのような構成とし、壁、天井等に埋め込んで配置し
ておくことにより、高速で色を変化させずに調光でき
る。
The reflective electrode of this reflective display element can be a solid electrode on the entire surface, or a projection display apparatus that is a transmissive display element with simple electrode patterning, and can be used as an illumination device. For example, by arranging the apparatus shown in FIGS. 3 and 4 in such a configuration and embedding it in a wall, a ceiling, or the like, light can be adjusted at high speed without changing the color.

【0120】また、本実施例において、カラー表示を実
現するためには、表示面が反射表示画素からなる透過散
乱型の液晶表示素子15の画素電極毎にRGBのモザイ
ク・カラーフィルタを形成し、各色画素電極にRGBの
画像信号電圧を印加してカラー画像とすればよい。
In this embodiment, in order to realize color display, an RGB mosaic color filter is formed for each pixel electrode of the transmission-scattering type liquid crystal display element 15 having a display surface composed of reflective display pixels. A color image may be formed by applying RGB image signal voltages to each color pixel electrode.

【0121】(実施例2)実施例1における表電極基板
の微細な凹凸形成法とは異なる形成法を以下の実施例で
採用する。図11を参照する。まず、表面が平坦な表電
極基板のガラス基板151の表面に最終転写層161と
して、ガラス基板屈折率ng =1. 5と同程度の屈折率
を有するSiON膜をCVD法により膜厚1〜2μm成
膜する。SiONは屈折率約1. 46のSiO2 と屈折
率約1. 7のSiNの混在した組成であるため、CVD
成膜条件により屈折率1. 46〜1. 7の任意の屈折率
膜を成膜できる。
(Example 2) A method different from the method for forming fine unevenness of the front electrode substrate in Example 1 is employed in the following examples. Please refer to FIG. First, as a final transfer layer 161, a SiON film having a refractive index substantially equal to the glass substrate refractive index ng = 1.5 is formed on the surface of the front electrode substrate glass substrate 151 having a flat surface by a CVD method. Form a 2 μm film. Since SiON has a composition in which SiO 2 having a refractive index of about 1.46 and SiN having a refractive index of about 1.7 are mixed, CVD is performed.
An arbitrary refractive index film having a refractive index of 1.46 to 1.7 can be formed depending on the film forming conditions.

【0122】次に通常のホトエッチングに用いられるホ
トレジストを第1転写層162としてSiON膜上に膜
厚1〜2μm程度均一に塗布した後、ベーキングしてあ
る程度固める。さらに、そのホトレジスト層に、実施例
1と同様の微細な鋸歯状形状が刻印されたマスタ基板1
70を用いてプレスすることにより、微細な鋸歯状形状
をホトレジスト層である第1転写層162に転写する。
Next, a photoresist used for ordinary photo-etching is uniformly applied as a first transfer layer 162 on the SiON film to a thickness of about 1 to 2 μm, and then baked to a certain degree. Further, the master substrate 1 in which the same fine saw-tooth shape as in Example 1 was engraved on the photoresist layer.
By pressing using 70, the fine saw-tooth shape is transferred to the first transfer layer 162 which is a photoresist layer.

【0123】このようにして得られたSiON層とホト
レジスト層とが積層された基板を、イオンエッチング法
により表面エッチングする。このとき、SiONのエッ
チングレートとホトレジストのエッチングレートが同程
度となり、かつ異方性の強いエッチング条件により、ホ
トレジストがなくなるまでエッチングすることにより、
マスタ基板に刻印された微細な鋸歯状形状がSiON層
からなる最終転写層161に転写される。
The substrate on which the SiON layer and the photoresist layer thus obtained are laminated is subjected to surface etching by an ion etching method. At this time, the etching rate of the SiON and the etching rate of the photoresist become substantially the same, and the etching is performed until the photoresist disappears under the etching conditions of strong anisotropy,
The fine saw-tooth shape imprinted on the master substrate is transferred to the final transfer layer 161 made of a SiON layer.

【0124】このようにして、ガラス基板上に微細な鋸
歯状形状のSiON層が形成され、その上に透明電極膜
を形成することにより表電極基板が作製できる。実施例
1に比べて、凹凸層が樹脂でなくSiONであるため、
耐熱性等の耐久性の点で高い信頼性が維持できる。
In this way, a fine sawtooth-shaped SiON layer is formed on a glass substrate, and a transparent electrode film is formed thereon, whereby a front electrode substrate can be manufactured. Since the uneven layer is not resin but SiON compared to the first embodiment,
High reliability can be maintained in terms of durability such as heat resistance.

【0125】上記説明ではマスタ基板の微細な鋸歯状形
状を最初に転写する第1転写層162としてホトレジス
トを用いたが、マスタ基板の微細形状の転写およびイオ
ンエッチング可能な材料であれば何でもよい。また、最
終転写層161としては屈折率が基板ガラスと同程度で
イオンエッチング可能な材料であれば、SiON以外の
材料でもよい。
In the above description, a photoresist is used as the first transfer layer 162 for first transferring the fine sawtooth shape of the master substrate. However, any material can be used as long as it can transfer the fine shape of the master substrate and perform ion etching. The final transfer layer 161 may be made of a material other than SiON as long as the material has a refractive index similar to that of the substrate glass and can be ion-etched.

【0126】また、第1転写層162と最終転写層16
1のイオンエッチングレートが同一である必要はない。
最終転写層162に比べ第1転写層162のレートが早
い場合はマスタ基板の微細な鋸歯状形状と比較して深さ
が浅く傾斜が緩慢な凹凸面となり、第1転写層のレート
が遅い場合はマスタ基板の微細な鋸歯状形状と比較して
深さが深く傾斜が急峻な凹凸面となるため、最終転写層
161と第1転写層162のエッチングレートの相違を
調整することにより最終的に必要とされる凹凸形状を任
意に調整できる。
The first transfer layer 162 and the final transfer layer 16
The ion etching rates of one need not be the same.
When the rate of the first transfer layer 162 is faster than that of the final transfer layer 162, the depth becomes shallower and the slope is gentler than that of the fine sawtooth shape of the master substrate. Has a deep and deep slope compared to the fine saw-tooth shape of the master substrate, so that the final transfer layer 161 and the first transfer layer 162 are finally adjusted by adjusting the difference between the etching rates. The required uneven shape can be arbitrarily adjusted.

【0127】(実施例3)実施例1および実施例2にお
ける表電極基板の微細な凹凸形成法とは異なる形成法を
以下の実施例で説明する。表電極基板のガラス基板平面
にホトレジストを塗布し硬化させた後、格子単位ピッチ
が約6μmで開口部が約2μm×2μmである格子パタ
ーンをホトレジストの露光および現像により形成する。
(Embodiment 3) A forming method different from the method for forming fine unevenness of the front electrode substrate in the embodiment 1 and the embodiment 2 will be described in the following embodiment. After coating and curing a photoresist on the glass substrate plane of the front electrode substrate, a lattice pattern having a lattice unit pitch of about 6 μm and an opening of about 2 μm × 2 μm is formed by exposing and developing the photoresist.

【0128】次にガラス基板を溶解するHFエッチング
液に長時間浸透させることによりホトレジストをマスク
として2μm×2μmの開口部からガラスが浸食されホ
トレジスト下面もオーバエッチングにより浸食される。
その結果、格子単位ピッチに一致したピッチの微細な凹
凸がガラス基板に直接形成される。この場合、半球状の
凹凸形状が形成されるが大半が微細な傾斜面であるた
め、拡散反射面となり有効である。次に、残留ホトレジ
ストを剥離した後にその上に透明電極膜を形成すること
により表電極基板が完成する。
Next, the glass is eroded from the opening of 2 μm × 2 μm by using the photoresist as a mask by penetrating the glass substrate for a long time into an HF etching solution that dissolves the glass substrate, and the lower surface of the photoresist is also eroded by overetching.
As a result, fine irregularities having a pitch corresponding to the lattice unit pitch are directly formed on the glass substrate. In this case, although a hemispherical uneven shape is formed, most of the shape is a fine inclined surface, so that it is effective as a diffuse reflection surface. Next, after removing the remaining photoresist, a transparent electrode film is formed thereon to complete the front electrode substrate.

【0129】(実施例4)実施例1では、反射型の液晶
表示素子15を単体で用いる例を示したが、各色毎に複
数個の反射型の液晶表示素子15を用いフルカラー表示
を行うこともできる。複数の反射型の液晶表示素子を各
色毎に設けた場合には、ダイクロイックミラーやダイク
ロイックプリズム等で色合成してから投射するように構
成してもよく、個々に投射してスクリーン上で色合成さ
れるようにしてもよいが、色合成してから投射する方が
光軸が一本になるので、小型で携帯を必要とする用途に
おいては有利である。
(Embodiment 4) In Embodiment 1, an example in which the reflection type liquid crystal display element 15 is used alone has been described. However, full-color display is performed using a plurality of reflection type liquid crystal display elements 15 for each color. Can also. When a plurality of reflective liquid crystal display elements are provided for each color, a configuration may be made such that the colors are synthesized by a dichroic mirror or a dichroic prism and then projected, or the colors are synthesized individually on the screen. However, it is advantageous to project the image after combining the colors, since the number of optical axes becomes one, so that the device is small and needs to be carried.

【0130】RGB各色毎に3個の透過散乱型の表示素
子(15B、15G、15R)を用いた場合の投射型表
示装置300の構成を示す模式的な平面図を図5に、側
面図を図6に示す。ここでは、Red波長光を反射しG
reenとBlueの波長光を透過する平板型ダイクロ
イックミラー41とBlue波長光を反射しGreen
波長光を透過する平板型ダイクロイックミラー42とを
入射光の光軸に対して入射角が30°になるよう、また
各々のダイクロイックミラー41と42が60°の角度
をなすように配置されている。
FIG. 5 is a schematic plan view showing the configuration of the projection display apparatus 300 when three transmission / scattering display elements (15B, 15G, 15R) are used for each of the RGB colors, and FIG. As shown in FIG. Here, the red wavelength light is reflected and G
A flat dichroic mirror 41 that transmits light of blue and blue wavelengths and a green dichroic mirror 41 that reflects light of blue wavelengths
The flat dichroic mirror 42 transmitting the wavelength light is arranged so that the incident angle is 30 ° with respect to the optical axis of the incident light, and the dichroic mirrors 41 and 42 are arranged at an angle of 60 °. .

【0131】そして、Red用の反射型液晶表示素子1
5Rと偏心平凸レンズ14Rがダイクロイックミラー4
1の反射面に対して面対称位置に配置され、Blue用
の反射型液晶表示素子15Bと偏心平凸レンズ14Bが
ダイクロイックミラー42の反射面に対して面対称位置
に配置されている。このような構成とすることによりに
ダイクロイックミラー41、42を色分離系および色合
成系として共用できるため、小型化しやすい。
Then, the reflective liquid crystal display element 1 for Red
5R and eccentric plano-convex lens 14R are dichroic mirror 4
The reflection type liquid crystal display element 15B for blue and the eccentric plano-convex lens 14B are arranged at a plane symmetric position with respect to the reflection surface of the dichroic mirror 42. With such a configuration, the dichroic mirrors 41 and 42 can be commonly used as a color separation system and a color synthesis system, so that the size can be easily reduced.

【0132】このような平板型ダイクロイックミラーを
用いたRGB3板の反射型の液晶表示素子構成とするこ
とにより、実施例1の単板反射型表示素子構成に比べ
て、RGBの色純度を保ったまま高い光利用効率の投射
型カラー表示装置が実現できる。
By adopting an RGB three-plate reflective liquid crystal display device configuration using such a flat dichroic mirror, the color purity of RGB is maintained as compared with the single-plate reflective display device configuration of the first embodiment. A projection type color display device with high light use efficiency can be realized as it is.

【0133】(実施例5)上記の実施例1〜4では、正
方形画素の1辺長さa=40μm、縦768個×横10
24個、多結晶Si−TFT、表示対角長約2インチサ
イズであったが、本例では反射型液晶表示素子として、
1辺の長さa=20μmの正方形画素が縦768個×横
1024個から構成され、アクティブマトリックスとし
て単結晶SiのMOSトランジスタを用いた表示対角長
約1インチサイズの反射型液晶表示素子を用いる。
Fifth Embodiment In the first to fourth embodiments, the side length a of the square pixel a = 40 μm, 768 × 10 pixels.
24, polycrystalline Si-TFT, display diagonal length about 2 inches, but in this example, as a reflection type liquid crystal display element,
A reflection type liquid crystal display element having a display diagonal length of about 1 inch, in which a square pixel having a side length of a = 20 μm is composed of 768 pixels vertically × 1024 pixels horizontally and using a single crystal Si MOS transistor as an active matrix. Used.

【0134】反射画素電極はアクティブマトリックス基
板に絶縁体膜を形成しさらに絶縁体膜にコンタクトホー
ルを形成した後、アルミニウム膜を製膜およびパターニ
ングする。アルミニウム反射電極を光学的鏡面にするた
め、化学研磨(CMP:ケミカル メカニカル ポリッ
シング)をする。または、下地の絶縁膜をCMPにより
平坦化した後、アルミニウム反射電極を成膜し、パター
ニングする。さらに、アルミニウム面に誘電体膜を積層
して増反射膜とする。
As for the reflective pixel electrode, an insulating film is formed on the active matrix substrate, a contact hole is formed in the insulating film, and then an aluminum film is formed and patterned. In order to make the aluminum reflective electrode an optical mirror surface, chemical polishing (CMP: chemical mechanical polishing) is performed. Alternatively, after the underlying insulating film is planarized by CMP, an aluminum reflective electrode is formed and patterned. Further, a dielectric film is laminated on the aluminum surface to form a reflection-enhancing film.

【0135】このようにして作製された反射電極の画素
に占める開口率は90%程度であり、反射電極の反射率
は95%以上が可能である。表電極基板および裏電極基
板と組み合わせ実施例1と同様にして反射型液晶表示素
子が作製される。
The aperture ratio of the reflective electrode manufactured in this way to the pixels is about 90%, and the reflective electrode can have a reflectance of 95% or more. A reflective liquid crystal display element is manufactured in the same manner as in Example 1 by combining the front electrode substrate and the back electrode substrate.

【0136】このようにして作製される反射型液晶表示
素子15R、15G、15BをRGB各波長毎に用いた
3板構成の投射型表示装置とする場合、実施例3に用い
られた2枚の平板型ダイクロイックミラー41、42で
は、ガラス基板透過に伴って生じる非点収差の影響やミ
ラー面の平坦性精度の点でRGB各パネルの20μm画
素を画素ズレなく合わせることが困難となる。
When the reflection type liquid crystal display elements 15R, 15G, and 15B manufactured as described above are used as a three-panel projection display apparatus using each of RGB wavelengths, the two sheets used in the third embodiment are used. In the flat-plate dichroic mirrors 41 and 42, it is difficult to match the 20 μm pixels of each of the RGB panels without a pixel shift due to the effect of astigmatism caused by the transmission through the glass substrate and the flatness accuracy of the mirror surface.

【0137】したがって、このような表示精細度の場合
は、複数のダイクロイックミラー面が形成されたプリズ
ムをプリズム材料と同じ屈折率を有する接着剤を用いて
接合した色分離合成プリズムを用いる。本実施例では4
種の台形プリズムを接合し、図7の平面図および図9の
側面図のように色分離合成プリズム50が配置された投
射型表示装置400とする。
Therefore, in the case of such a display definition, a color separation / combination prism in which a prism having a plurality of dichroic mirror surfaces is bonded using an adhesive having the same refractive index as the prism material is used. In this embodiment, 4
The trapezoidal prisms are joined to form a projection display device 400 in which the color separation / combination prism 50 is arranged as shown in the plan view of FIG. 7 and the side view of FIG.

【0138】ここでは、Blue波長光を反射しGre
enとRedの波長光を透過するダイクロイックミラー
面41とRed波長光を反射しGreenの波長光を透
過するダイクロイックミラー面42とを入射光の光軸に
対して入射角が30°になるように、また各々のダイク
ロイックミラー面41と42が60°の角度をなすよう
にプリズム51、52、53、54の形状が加工され、
ダイクロイックミラーがプリズム51と53の傾斜面に
成膜されている。
Here, the light of Blue wavelength is reflected and Gre
The dichroic mirror surface 41 transmitting the en and Red wavelength light and the dichroic mirror surface 42 reflecting the Red wavelength light and transmitting the Green wavelength light such that the incident angle with respect to the optical axis of the incident light is 30 °. The shapes of the prisms 51, 52, 53, 54 are processed so that the dichroic mirror surfaces 41 and 42 form an angle of 60 °,
A dichroic mirror is formed on the inclined surfaces of the prisms 51 and 53.

【0139】また、プリズム52と54はダイクロイッ
クミラー面41に対して対称形状であり、プリズム53
と54はダイクロイックミラー面42に対して対称形状
である。また、RGB用の各反射型表示素子に対応した
プリズムの光入出射面には、各波長での残留反射率が
0. 1%以下となる反射防止膜が成膜されている。この
ような色分離合成プリズム50を用いた構成とすること
により、ダイクロイックミラー面の平面精度は維持され
るとともに非点収差は存在しない。
The prisms 52 and 54 are symmetrical with respect to the dichroic mirror surface 41,
And 54 are symmetrical with respect to the dichroic mirror surface 42. Further, an anti-reflection film having a residual reflectance of 0.1% or less at each wavelength is formed on the light entrance / exit surface of the prism corresponding to each of the RGB reflective display elements. With such a configuration using the color separation / combination prism 50, the plane accuracy of the dichroic mirror surface is maintained and there is no astigmatism.

【0140】ダイクロイックミラー面の入射角度が30
°の場合、本実施例のプリズム接合構成の場合は平板型
ダイクロイックミラーと比較してダイクロイックミラー
の分光特性の偏光依存性が増大し、RGBの各色純度が
劣化しやすい。
When the incident angle on the dichroic mirror surface is 30
In the case of °, in the case of the prism-joined configuration of the present embodiment, the polarization dependence of the spectral characteristics of the dichroic mirror increases as compared with the flat dichroic mirror, and the RGB color purity tends to deteriorate.

【0141】この課題の対策としては、色分離合成プリ
ズム50と光源系1との間にBlueとGreenとの
間の波長光、例えば495〜510nm、を減光するフ
ィルタやGreenとRedとの間の波長光、例えば5
70〜595nmを減光するフィルタを配置すれば改善
される。
As a countermeasure against this problem, a filter for reducing the wavelength of light between Blue and Green, for example, 495 to 510 nm, between the color separation / combination prism 50 and the light source system 1 or a filter between Green and Red is used. Wavelength light, for example, 5
This can be improved by arranging a filter for dimming 70 to 595 nm.

【0142】別な対策としては、RGB用の各反射型表
示素子に対応したプリズムの光入出射面にRGB各主波
長λに対応したλ/4位相差板を接着した後各波長での
残留反射率が0. 1%以下となる反射防止膜を位相差板
表面に成膜することにより、SP偏光いずれかのダイク
ロイックミラー分光特性が選択されるため、色純度は改
善される。
As another countermeasure, a λ / 4 retardation plate corresponding to each of the RGB main wavelengths λ is adhered to the light entrance / exit surface of the prism corresponding to each of the reflective display elements for RGB, and then the residual light at each wavelength is adhered. By forming an anti-reflection film having a reflectance of 0.1% or less on the surface of the retardation plate, the dichroic mirror spectral characteristics of any of the SP-polarized light is selected, so that the color purity is improved.

【0143】本実施例では、RGB各反射型の液晶表示
素子に平凸レンズが接合された構成が示されているが、
平凸レンズの平面をRGB用の各反射型の液晶表示素子
に対応したプリズムの光入出射面に接合し、表示素子の
表電極基板の空気界面に各波長での残留反射率が0. 1
%以下となる反射防止膜を成膜する構成でもよい。
In this embodiment, a configuration is shown in which a plano-convex lens is joined to each of the RGB reflection type liquid crystal display elements.
The plane of the plano-convex lens is joined to the light entrance / exit surface of the prism corresponding to each of the reflective liquid crystal display devices for RGB, and the residual reflectance at each wavelength is 0.1 at the air interface of the front electrode substrate of the display device.
% Or less.

【0144】本実施例では、楕円鏡12により第1の絞
り13の開口部に集光されるランプ出射光は投射レンズ
17の下側に配置されたコールドミラー19により光軸
が直角に偏向されている。このような構成により、投射
レンズと楕円鏡の干渉配置を回避している。
In this embodiment, the light emitted from the lamp condensed by the elliptical mirror 12 at the opening of the first aperture 13 is deflected at right angles by a cold mirror 19 disposed below the projection lens 17. ing. With such a configuration, the interference arrangement between the projection lens and the elliptical mirror is avoided.

【0145】(実施例6)実施例5の色分離合成プリズ
ム50は4種のプリズム51、52、53、54を全て
接着し空気層のギャップを設けない構成であるが、実施
例5において色分離合成プリズムのダイクロイックミラ
ー面41に空気層ギャップを設けるプリズム構成の例を
以下に説明する。
(Embodiment 6) The color separation / combination prism 50 of Embodiment 5 has a configuration in which all four types of prisms 51, 52, 53 and 54 are adhered and no gap is provided in the air layer. An example of a prism configuration in which an air layer gap is provided on the dichroic mirror surface 41 of the separation / combination prism will be described below.

【0146】実施例5と異なる色分離合成プリズム60
と実施例5と同様のRGB用の平凸集光レンズ14B、
14G、14Rと反射型表示素子15R、15G、15
Bを用いた投射型液晶表示装置500の配置状態を示す
の部分平面図を図9に示す。光源系や投射レンズ等の他
の構成は実施例5と同様であるため図示を省略した。
A color separation / combination prism 60 different from that of the fifth embodiment
And the same plano-convex condensing lens 14B for RGB as in the fifth embodiment,
14G, 14R and reflective display elements 15R, 15G, 15
FIG. 9 is a partial plan view showing an arrangement state of the projection type liquid crystal display device 500 using B. Other configurations such as a light source system and a projection lens are the same as those in the fifth embodiment, and thus are not shown.

【0147】ダイクロイックミラー面41はBlue波
長光を反射しGreenとRedの波長光を透過し、入
射光の光軸に対して入射角が25°になるようにプリズ
ム61およびプリズム62が加工された後プリズム61
の一面に成膜される。
The dichroic mirror surface 41 reflects the blue wavelength light and transmits the green and red wavelength light, and the prisms 61 and 62 are processed so that the incident angle with respect to the optical axis of the incident light is 25 °. Rear prism 61
Is formed on one side.

【0148】ダイクロイックミラー面42はRed波長
光を反射しGreenの波長光を透過し、入射光の光軸
に対して入射角が13°になるようにプリズム62およ
びプリズム63が加工された後、プリズム62の一面に
成膜される。このような3種のプリズム61、62、6
3により本実施例の色分離合成プリズムは構成されてい
る。
The dichroic mirror surface 42 reflects the Red wavelength light and transmits the Green wavelength light, and after the prism 62 and the prism 63 are processed so that the incident angle with respect to the optical axis of the incident light becomes 13 °, A film is formed on one surface of the prism 62. Such three types of prisms 61, 62, 6
3 constitutes the color separation / combination prism of this embodiment.

【0149】なお、実施例5および本実施例の色分離合
成プリズムは白色自然光の画像を単一の撮像レンズによ
り取り込みRGBの3色に色分解した後、3種の撮像装
置によって検出するときに従来より用いられている色分
離プリズムと概略同じ機能・構成の光学素子である。
The color separation / combination prisms of the fifth embodiment and the fifth embodiment take in an image of white natural light by a single image pickup lens, separate the colors into three colors of RGB, and detect them by three kinds of image pickup devices. The optical element has substantially the same function and configuration as a conventionally used color separation prism.

【0150】プリズム62とプリズム63はダイクロイ
ックミラー面41において、約5〜50μm程度のギャ
ップを保つように向かい合うプリズム面にギャップ調整
材が混入されたシール材を塗布して接合されることによ
り、空気層が形成されている。プリズム62の空気層と
の界面には反射防止膜が成膜されている。また、各RG
B波長光が入出射するプリズム面には実施例5と同様
に、反射防止膜が成膜されている。
The prism 62 and the prism 63 are bonded by applying a sealing material mixed with a gap adjusting material to the prism surfaces facing each other so as to maintain a gap of about 5 to 50 μm on the dichroic mirror surface 41, thereby joining the air. A layer is formed. An anti-reflection film is formed on the interface between the prism 62 and the air layer. In addition, each RG
An anti-reflection film is formed on the prism surface through which the B wavelength light enters and exits, as in the fifth embodiment.

【0151】プリズム61とプリズム63は実施例5と
同様にプリズムと屈折率の等しい接着剤を用いて接合さ
れている。このような構成とすることにより、入射光の
うち、ダイクロイックミラー面41で反射されたBlu
e波長光はプリズム1の光入射側の空気との界面で全反
射して平凸レンズ14BによりBlue用反射型表示素
子15Bへ集光され、ダイクロイックミラー面41を透
過した光のうち、ダイクロイックミラー面42で反射さ
れたRed波長光はプリズム62とプリズム63の間に
形成された空気層との界面で全反射して平凸レンズ14
RによりRed用の反射型液晶表示素子15Rへ集光さ
れる。
The prism 61 and the prism 63 are joined to each other using an adhesive having the same refractive index as in the fifth embodiment. With such a configuration, of the incident light, Blu reflected by the dichroic mirror surface 41
The e-wavelength light is totally reflected at the interface with the air on the light incident side of the prism 1 and condensed by the plano-convex lens 14B to the reflective display element 15B for blue. Of the light transmitted through the dichroic mirror surface 41, the dichroic mirror surface The Red wavelength light reflected at 42 is totally reflected at the interface between the prism 62 and the air layer formed between the prism 63 and is reflected by the plano-convex lens 14.
By R, the light is condensed on the reflective liquid crystal display element 15R for Red.

【0152】このような空気層全反射面を導入すること
により、ダイクロイックミラー面41およびダイクロイ
ックミラー面42における入射光の入射角度を30°以
下になるようにプリズム形状を工夫できるため、ダイク
ロイックミラー41、42の分光特性の偏光依存性が低
減される。その結果、RGB色純度が高く光損失の少な
い色分離合成プリズムが得られる。
By introducing such a total reflection surface in the air layer, the prism shape can be devised so that the incident angle of the incident light on the dichroic mirror surface 41 and the dichroic mirror surface 42 becomes 30 ° or less. , 42 are reduced in polarization dependence. As a result, a color separation / combination prism having high RGB color purity and low light loss can be obtained.

【0153】また、実施例5の構成に比べ小型な色分離
合成プリズムとなる。本発明は、このほか、本発明の効
果を損しない範囲内で種々の応用が可能である。
Further, the color separation / combination prism is smaller than that of the fifth embodiment. The present invention is also applicable to various applications within a range that does not impair the effects of the present invention.

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

【図1】本発明の投射型液晶表示装置の第1の構成例を
示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a first configuration example of a projection type liquid crystal display device of the present invention.

【図2】本発明の投射型液晶表示装置に用いられる反射
型表示素子の構成例を示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of a reflective display element used in the projection type liquid crystal display device of the present invention.

【図3】本発明の投射型液晶表示装置の第1の構成例を
示す平面図。
FIG. 3 is a plan view showing a first configuration example of a projection type liquid crystal display device of the present invention.

【図4】本発明の投射型液晶表示装置の第1の構成例を
示す側面図。
FIG. 4 is a side view showing a first configuration example of the projection type liquid crystal display device of the present invention.

【図5】本発明の投射型液晶表示装置の第2の構成例を
示す平面図。
FIG. 5 is a plan view showing a second configuration example of the projection type liquid crystal display device of the present invention.

【図6】本発明の投射型液晶表示装置の第2の構成例を
示す側面図。
FIG. 6 is a side view showing a second configuration example of the projection type liquid crystal display device of the present invention.

【図7】本発明の投射型液晶表示装置の第3の構成例を
示す平面図。
FIG. 7 is a plan view showing a third configuration example of the projection type liquid crystal display device of the present invention.

【図8】本発明の投射型液晶表示装置の第3の構成例を
示す側面図。
FIG. 8 is a side view showing a third configuration example of the projection type liquid crystal display device of the present invention.

【図9】本発明の投射型液晶表示装置の第4の構成例の
一部を示す平面図。
FIG. 9 is a plan view showing a part of a fourth configuration example of the projection type liquid crystal display device of the present invention.

【図10】第1の転写法による表電極基板の凹凸面の製
造を示す説明図。
FIG. 10 is an explanatory view showing the production of the uneven surface of the front electrode substrate by the first transfer method.

【図11】第2の転写法による表電極基板の凹凸面の製
造を示す説明図。
FIG. 11 is an explanatory view showing the manufacture of the uneven surface of the front electrode substrate by the second transfer method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:光源系 2:投射光学系 4:色分離合成系 11:光源 12:楕円鏡 13:第1の開口絞り 14、14R、14B、14G:集光レンズ 15、15B、15G、15R:液晶表示素子 16:第2の開口絞り 17:投射用レンズ 18:錐体状プリズム 19:コールドミラー 41、42:ダイクロイックミラー 50、51、52、53、54、60、61、62、6
3:プリズム 151:表電極基板 152:透明電極 153:裏電極基板 154:反射機能層(反射電極) 155:液晶/樹脂複合体
1: Light source system 2: Projection optical system 4: Color separation / combination system 11: Light source 12: Elliptic mirror 13: First aperture stop 14, 14R, 14B, 14G: Condensing lens 15, 15B, 15G, 15R: Liquid crystal display Element 16: Second aperture stop 17: Projection lens 18: Conical prism 19: Cold mirror 41, 42: Dichroic mirror 50, 51, 52, 53, 54, 60, 61, 62, 6
3: prism 151: front electrode substrate 152: transparent electrode 153: back electrode substrate 154: reflective functional layer (reflective electrode) 155: liquid crystal / resin composite

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田原 慎哉 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (72) Inventor Shinya Tahara 1150 Hazawacho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源系と、 透明電極を有する表電極基板と反射機能層を有する裏電
極基板との間に液晶/樹脂複合体が挟持され、表電極基
板の内面側に凹凸面が形成され、反射機能層に平坦面が
備えられた液晶表示素子と、 少なくとも1つのレンズと1つの絞りが備えられた投射
光学系と、が設けられた投射型液晶表示装置であって、 液晶/樹脂複合体が透明状態の時、表電極基板側から液
晶表示素子に入射した後、反射機能層で正規反射された
光は、投射光学系の絞りの開口部を通過し、所望の空間
位置に液晶表示素子の表示画像がレンズによって結像さ
れ、 液晶/樹脂複合体が散乱状態の時、表電極基板側から液
晶表示素子に入射した光のうち、凹凸面の近傍で反射さ
れ、投射光学系の絞りの開口部を通過する成分が全入射
光に対して1%以下であることを特徴とする投射型液晶
表示装置。
A liquid crystal / resin composite is sandwiched between a light source system, a front electrode substrate having a transparent electrode, and a back electrode substrate having a reflective function layer, and an uneven surface is formed on an inner surface side of the front electrode substrate. A liquid crystal display device comprising: a liquid crystal display element having a flat surface on a reflective function layer; and a projection optical system having at least one lens and one stop. When the body is in a transparent state, after the light enters the liquid crystal display element from the front electrode substrate side, the light that is regularly reflected by the reflection function layer passes through the aperture of the aperture of the projection optical system, and the liquid crystal is displayed at a desired spatial position. When the display image of the element is formed by a lens and the liquid crystal / resin composite is in a scattering state, of the light incident on the liquid crystal display element from the front electrode substrate side, the light is reflected in the vicinity of the uneven surface, and the projection optical system stops. Is 1 component for all incident light % Or less.
【請求項2】投射光学系の集光角をδ(有効開口数F=
sin-1δ)とし、液晶表示素子の基板面の垂直断面内
に現れる凹凸面の断面曲線が、前記断面内に現れる平坦
面の交差直線に対する傾斜角度を位置の関数θ(x)と
し、少なくとも有効寸法長におけるθ(x)の平均値を
θAVとすると、θAV≧δ/2の関係を満たし、凹凸面と
液晶/樹脂複合体との界面フレネル反射率の平均値RFR
(%)と、面全体の傾き度を示す傾斜角度成分率Q=1
00・[頻度(0≦θ(x)≦δ/2)]/[頻度(0
≦θ(x)≦90°)](%)とが、RFR×Q≦1%の
関係を満足することを特徴とする請求項1記載の投射型
液晶表示装置。
2. The light collecting angle of the projection optical system is δ (effective numerical aperture F =
sin −1 δ), and the inclination angle of the cross-sectional curve of the uneven surface appearing in the vertical cross section of the substrate surface of the liquid crystal display element with respect to the intersection straight line of the flat surface appearing in the cross section is defined as a position function θ (x). Assuming that the average value of θ (x) in the effective dimension length is θ AV , the relationship θ AV ≧ δ / 2 is satisfied, and the average value R FR of the interfacial Fresnel reflectance between the uneven surface and the liquid crystal / resin composite.
(%) And the inclination angle component ratio Q = 1 indicating the inclination degree of the entire surface.
00 · [frequency (0 ≦ θ (x) ≦ δ / 2)] / [frequency (0
≤ θ (x) ≤ 90 °)] (%) satisfies the relationship of R FR × Q ≤ 1%.
【請求項3】表電極基板の透明電極と液晶/樹脂複合体
との界面フレネル反射率の平均値RFR(%)が液晶表示
素子への入射光の波長に対して5%以下であることを特
徴とする請求項1または2記載の投射型液晶表示装置。
3. An average value R FR (%) of interfacial Fresnel reflectance between the transparent electrode of the front electrode substrate and the liquid crystal / resin composite is 5% or less with respect to the wavelength of light incident on the liquid crystal display element. The projection type liquid crystal display device according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項4】投射光学系の集光角をδ(有効開口数F=
sin-1δ)とし、液晶表示素子の基板面の垂直断面内
に現れる凹凸面の断面曲線が、前記断面内に現れる平坦
面の交差直線に対する傾斜角度を位置の関数θ(x)と
し、表電極基板の凹凸面と液晶/樹脂複合体との界面フ
レネル反射率の平均値RFR(%)と、面全体の傾き度を
示す傾斜角度成分率Q=100・[頻度(0≦θ(x)
≦δ/2)]/[頻度(0≦θ(x)≦90°)とが、
Q≦50%を満足することを特徴とする請求項1、2ま
たは3記載の投射型液晶表示装置。
4. The light collecting angle of the projection optical system is δ (effective numerical aperture F =
sin -1 δ), the inclination angle of the cross-sectional curve of the uneven surface appearing in the vertical cross section of the substrate surface of the liquid crystal display element with respect to the intersection straight line of the flat surface appearing in the cross section is defined as a position function θ (x). The average value R FR (%) of the interfacial Fresnel reflectance between the uneven surface of the electrode substrate and the liquid crystal / resin composite, and the inclination angle component ratio Q = 100 · [frequency (0 ≦ θ (x )
≦ δ / 2)] / [frequency (0 ≦ θ (x) ≦ 90 °)
4. The projection type liquid crystal display device according to claim 1, wherein Q ≦ 50% is satisfied.
【請求項5】基板面に垂直な断面に現れる凹凸面の断面
曲線が、ほぼ鋸歯形状であることを特徴とする請求項
1、2、3または4記載の投射型液晶表示装置。
5. The projection type liquid crystal display device according to claim 1, wherein the cross-sectional curve of the uneven surface appearing in the cross section perpendicular to the substrate surface has a substantially saw-tooth shape.
【請求項6】表電極基板の元基板自身または元基板に付
着せしめる構成部材に、マスタ基板にあらかじめ形成さ
れた鋸歯状凹凸を転写し、さらに転写した鋸歯状凹凸を
利用して透明電極の形状を形成する液晶基板の製造方
法。
6. The transparent electrode is formed by transferring the saw-toothed irregularities formed in advance on the master substrate to the original substrate itself of the front electrode substrate or to a component to be attached to the original substrate, and further utilizing the transferred saw-tooth irregularities. A method for manufacturing a liquid crystal substrate for forming a substrate.
【請求項7】請求項6記載の製造方法で製造された液晶
基板が表電極基板として用いられ、裏電極基板にアクテ
ィブマトリックス基板が用いられ、両電極基板間に液晶
/樹脂複合体が挟持された液晶表示素子であって、表電
極基板の透明電極に鋸歯状凹凸面が備えられ、その鋸歯
状凹凸のピッチPが裏電極基板の画素の大きさaに比べ
小さいとともに、液晶/樹脂複合体の平均厚さGが画素
の大きさaに比べて小さい液晶表示素子。
7. A liquid crystal substrate manufactured by the manufacturing method according to claim 6 is used as a front electrode substrate, an active matrix substrate is used as a back electrode substrate, and a liquid crystal / resin composite is sandwiched between the two electrode substrates. The transparent electrode of the front electrode substrate is provided with a saw-tooth uneven surface, the pitch P of the saw-tooth unevenness is smaller than the pixel size a of the back electrode substrate, and the liquid crystal / resin composite A liquid crystal display element whose average thickness G is smaller than the pixel size a.
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