反射型液晶显示元件、显示装置、投影光学系统、及投影显示系统

摘要

本发明提供一种快速反应性的反射型液晶显示元件、使用该显示元件之显示装置、投影光学系统、及投影显示系统，其系在垂直配向液晶显示装置中，即使减少液晶层之厚度，仍可以低电压使液晶透过率达到饱和，即使小像素尺寸，仍可以由一般之耐压处理可制作之驱动电路基板上轻易地驱动。此外，提供一种投影光学系统及投影显示系统，即使在F值小之高亮度光学系统中，仍可维持极低的黑位准，实现实用性高的对比(亦即，与先前系统比较，同时具有高亮度及高对比)。于反射型液晶显示装置(23)中，将藉由垂直配向液晶层之厚度(d)减少至2μm以下，且将垂直配向液晶材料之折射率异方性Δn的值大幅提高至0.1以上，液晶之透过率以5~6V以下的电压即可轻易达到饱和，可以实用性的低电压驱动，且透过率本身亦显着提高。此外，由于将垂直配向液晶层之厚度(d)减少至2μm以下，因此可将与液晶层厚度之二次方成正比之黑位准抑制地较低，即使光学系统之F值减少至3以下，仍可实现高对比，且可藉由小F值同时实现高亮度。

主权项

1.一种反射型液晶显示元件,其具有光透过性电极之第一基体、及具有光反射电极之第二基体,系在使前述光透过性电极及前述光反射电极彼此相对,且介有垂直配向液晶层的状态下相对配置,前述垂直配向液晶层之厚度在0.8~2m,且垂直配向液晶材料之折射率异方性n在0.1~0.25。2.如申请专利范围第1项之反射型液晶显示元件,其中在作为前述光透过性电极之透明电极及前述光反射电极之相对面上分别形成有液晶配向膜,前述光反射电极系连接于前述第二基体上设置之矽等单晶半导体驱动电路构成为主动驱动型。3.如申请专利范围第2项之反射型液晶显示元件,其中前述单晶半导体驱动电路具备驱动电晶体,其系就各像素设置于作为前述第二基体的矽基板上,该驱动电晶体之输出侧连接有前述光反射电极。4.如申请专利范围第1项之反射型液晶显示元件,其中像素尺寸在10m以下。5.如申请专利范围第2项之反射型液晶显示元件,其中氧化矽膜系作为前述液晶配向膜形成。6.一种显示装置,其具备如申请专利范围第1至5项中任一项之反射型液晶显示元件。7.如申请专利范围第6项之显示装置,其中在光程中配置有:光源;光学系统,其系使来自该光源之光射入前述反射型液晶显示元件内;前述反射型液晶显示元件;及光学系统,其系引导来自该反射型液晶显示元件的反射光。8.如申请专利范围第7项之显示装置,其中来自前述光源之光系通过偏光转换元件及偏光分束器,射入前述反射型液晶显示元件,自该反射型液晶显示元件之反射光再度通过前述偏光分束器被引导。9.如申请专利范围第8项之显示装置,其中就各色配置有前述反射型液晶显示元件与前述偏光分束器,来自各个反射型液晶显示元件的反射光系被聚光。10.如申请专利范围第9项之显示装置,其中来自白色光源之白色光通过前述偏光转换元件,被导至二向色分离滤光器,此处被分离之光继续于形成各色的分离光后,再经由前述偏光分束器,分别射入前述反射型液晶显示元件,各反射光以棱镜聚光。11.一种投影光学系统,其系在光程中配置有如申请专利范围第1至5项中任一项之反射型液晶显示元件。12.如申请专利范围第11项之投影光学系统,其中在前述光程中配置有:光源;光学系统,其系使来自该光源之光射入前述反射型液晶显示元件内;前述反射型液晶显示装置;及光学系统,其系引导来自该反射型液晶显示装置的反射光。13.如申请专利范围第12项之投影光学系统,其中来自前述光源之光系通过偏光转换元件及偏光分束器,射入前述反射型液晶显示元件,自该反射型液晶显示元件之反射光再度通过前述偏光分束器被导至投影透镜。14.如申请专利范围第13项之投影光学系统,其中就各色配置有前述反射型液晶显示元件与前述偏光分束器,来自各个反射型液晶显示元件的反射光系被聚光,而导至前述投影透镜。15.如申请专利范围第14项之投影光学系统,其中来自白色光源之白色先通过前述偏光转换元件,被导至二向色分离滤光器,此处被分离之光继续于形成各色的分离光后,再经由前述偏光分束器,分别射入前述反射型液晶显示元件,各反射光以棱镜聚光。16.一种投影显示系统,其系在光程中配置有如申请专利范围第1至5项中任一项之反射型液晶显示元件。17.如申请专利范围第16项之投影显示系统,其中在前述光程中配置有:光源;光学系统,其系使来自该光源之光射入前述反射型液晶显示元件内;前述反射型液晶显示元件;及光学系统,其系引导来自该反射型液晶显示元件的反射光。18.如申请专利范围第17项之投影显示系统,其中来自前述光源之光系通过偏光转换元件及偏光分束器,射入前述反射型液晶显示元件,自该反射型液晶显示元件之反射光再度通过前述偏光分束器被导至投影透镜,进一步导至屏幕。19.如申请专利范围第18项之授影显示系统,其中就各色配置有前述反射型液晶显示元件与前述偏光分束器,来自各个反射型液晶显示元件的反射光系被聚光,而导至前述投影透镜。20.如申请专利范围第19项之技影显示系统,其中来自白色光源之白色光通过前述偏光转换元件,被导至二向色分离滤光器,此处被分离之光继续于形成各色的分离光后,再经由前述偏光分束器,分别射入前述反射型液晶显示元件,各反射光以棱镜聚光。21.一种投影光学系统,其系在光程中配置有如申请专利范围第1至5项中任一项之反射型液晶显示元件与F値在3以下的光学系统。22.如申请专利范围第21项之投影光学系统,其中在前述光程中配置有:光源;光学系统,其系使来自该光源之光射入前述反射型液晶显示元件内;前述反射型液晶显示元件;及光学系统,其系引导来自该反射型液晶显示元件的反射光。23.如申请专利范围第22项之投影光学系统,其中来自前述光源之光系通过偏光转换元件及偏光分束器,射入前述反射型液晶显示元件,自该反射型液晶显示元件之反射光再度通过前述偏光分束器被导至投影透镜。24.如申请专利范围第23项之投影光学系统,其中就各色配置有前述反射型液晶显示元件与前述偏光分束器,来自各个反射型液晶显示元件的反射光系被聚光,而导至前述投影透镜。25.如申请专利范围第24项之投影光学系统,其中来自白色光源之白色先通过前述偏光转换元件,被导至二向色分离滤光器,此处被分离之光继续于形成各色的分离光后,再经由前述偏光分束器,分别射入前述反射型液晶显示元件,各反射光以棱镜聚光。26.一种投影显示系统,其系在光程中配置有如申请专利范围第1至5项中任一项之反射型液晶显示元件与F値在3以下的光学系统。27.如申请专利范围第26项之投影显示系统,其中在前述光程中配置有:光源;光学系统,其系使来自该光源之光射入前述反射型液晶显示元件内;前述反射型液晶显示元件;及光学系统,其系引导来自该反射型液晶显示元件的反射光。28.如申请专利范围第27项之投影显示系统,其中来自前述光源之光系通过偏光转换元件及偏光分束器,射入前述反射型液晶显示元件,自该反射型液晶显示元件之反射光再度通过前述偏光分束器导至投影透镜,进一步导至屏幕。29.如申请专利范围第28项之投影显示系统,其中就各色配置有前述反射型液晶显示元件与前述偏光分束器,来自各个反射型液晶显示元件的反射光系被聚光,而导至前述投影透镜。30.如申请专利范围第29项之投影显示系统,其中来自白色光源之白色光通过前述偏光转换元件,被导至二向色分离滤光器,此处被分离之光继续于形成各色的分离光后,再经由前述偏光分束器,分别射入前述反射型液晶显示元件,各反射光以棱镜聚光。图式简单说明:图1系改变反射型液晶显示装置之垂直配向液晶材料之折射率异方性n时的V-T曲线图(液晶层之厚度d为2m时)。图2系改变反射型液晶显示装置之垂直配向液晶材料之折射率异方性n时的V-T曲线图(液晶层之厚度d为1.5m时)。图3系改变反射型液晶显示装置之垂直配向液晶材料之折射率异方性n时的V-T曲线图(液晶层之厚度d为1m时)。图4系显示反射型垂直配向液晶显示装置之反应速度图(3m及3.5m厚度的试料系先前装置的値)。图5系就各试料综合显示反射型液晶显示装置之垂直配向液晶材料的厚度d、折射率异方性n及介电常数异方性之饱和电压、透过率及反应速度表。图6系显示比较该装置各液晶层厚d之液晶折射率异方性n的饱和电压变化图。图7系该装置之液晶层厚度为3.5m时,液晶之折射率异方性n在0.13时的V-T曲线图。图8系比较该装置之黑状态透过率与液晶层厚度之关系(将先前装置之液晶层厚度为3.5m厚之装置的黑状态値显示为100%)图。图9系比较本发明之反射型垂直配向液晶装置与先前装置之黑位准因测定光学系统之F値的变化图。图10系显示本发明之亮度因F値的变化图。图11系本发明之反射型垂直配向液晶显示装置的大致剖面图。图12系本发明之矽驱动电路基板侧的重要部分剖面图。图13系本发明装置之布局及等放电路图。图14系先前装置的V-T曲线图(液晶层之厚度约为3m)。图15系先前装置减少液晶层厚度时的V-T曲线图(n为0.082)。图16系显示先前装置之饱和电压因液晶层厚的变化图。图17系显示使用先前反射型液晶显示装置之投影光学系统的概要图。