(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された１対の透明基板と、
前記１対の透明基板の各々の対向面上に形成された透明電極と、
前記１対の透明基板の各々の対向面上に前記透明電極を覆うように形成され、前記透明基板の面内において可視光に対して回折現象を起こさせるオーダのピッチで縞状に交互に並ぶ第１の領域と第２の領域とを画定する配向膜と、
前記１対の透明基板の間に挟持され、液晶分子の配列状態が前記透明電極に印加される電圧によって変化する液晶層と
を有し、
前記液晶層内の液晶分子の長軸方向が基板面内に対して立ち上がった状態のとき、前記第１の領域と第２の領域とにおいて液晶分子の長軸の立ち上がりの向きが相互に逆向きになるように、前記配向膜に配向処理されている液晶表示パネル。
【請求項２】
前記１対の透明基板のうち一方の透明基板側の前記配向膜に、前記第１の領域と第２の領域において、面内配向方向及びプレチルトの向きが相互に等しく、かつプレチルト角が相互に異なるように配向処理され、
前記１対の透明基板のうち他方の透明基板側の前記配向膜に、面内配向方向が前記一方の透明基板側の面内配向方向に平行であり、プレチルトの向きが前記一方の透明基板側のプレチルトの向きとは逆向きに液晶分子をチルトさせる向きであり、プレチルト角が前記一方の透明基板側の前記第１の領域及び第２の領域の各々におけるプレチルト角の中間の角度となるように配向処理されている請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項３】
前記１対の透明基板のうち一方の透明基板側の前記配向膜に、前記第１の領域と第２の領域において、面内配向方向及びプレチルトの向きが相互に等しく、かつプレチルト角が相互に異なるように配向処理され、
前記１対の透明基板のうち他方の透明基板側の前記配向膜に、面内配向方向が前記一方の透明基板側の面内配向方向と平行であり、プレチルトの向きが前記一方の透明基板側のプレチルトの向きとは逆向きに液晶分子をチルトさせる向きであり、前記第１及び第２の領域におけるプレチルト角が相互に異なり、その大小関係が前記一方の透明基板側のそれと逆になるように配向処理されている請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項４】
前記第１の領域と第２の領域の各々の配列ピッチが一定ではなく、ある範囲に分布している請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示パネル。
【請求項５】
前記第１の領域と第２の領域の各々の配列ピッチが、共に２０μｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示パネル。
【請求項６】
可干渉な平行光を放射する光源と、
前記光源から放射された光が入射する請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルを透過した光のうち０次回折光を透過させ、１次以上の高次回折光を遮蔽する遮蔽手段と、
前記遮蔽手段を透過した光を投影する投影レンズと
を有する投写型表示装置。
【請求項７】
さらに、前記光源から放射された平行光を赤、緑及び青の３色の光に分離する分離手段を有し、
前記液晶表示パネルが３組配備され、各液晶表示パネルに、それぞれ前記分離手段で分離された赤、緑及び青の光が入射し、
さらに、各液晶表示パネルを透過した光を同一光軸上に合成する合成手段を有する請求項６に記載の投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネル及び投写型表示装置に関し、特に、光の回折現象を利用して光の透過、遮蔽を制御する液晶表示パネル及び投写型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７を参照して、回折現象を利用した従来の液晶表示パネルの構成及び動作原理を説明する。図７（Ａ）及び（Ｂ）は、従来の液晶セルの概略断面図を示す。図７（Ａ）は電圧無印加時、図７（Ｂ）は電圧印加時の状態を表す。
【０００３】
図７（Ａ）に示すように、透明基板１００及び１１０が対向配置され、それぞれの対向面に透明電極１０１及び１１１が形成されている。透明電極１０１と１１１との間に光学的に等方的な物質よりなる回折格子１０５が挟まれている。回折格子１０５の透明基板１１０側の表面には、紙面に垂直な方向に延在する複数の溝１０６が縞模様状に形成されている。各溝１０６の断面形状は長方形である。溝１０６内には正の誘電率異方性を有する液晶材料が充填されている。透明電極１０１と１１１との間に電圧が印加されていない状態では、液晶分子１０７がその長軸を溝１０６の長手方向に対して平行にするように配列する。
【０００４】
図７（Ａ）に示す液晶セルに透明基板１００側から入射光１２０が入射する場合を考える。入射光１２０が液晶材料内を伝搬するとき、液晶分子１０７の長軸に垂直な偏光成分１２０ａは液晶分子の常屈折率ｎｏ  を感じ、液晶分子１０７の長軸に平行な偏光成分１２０ｂは液晶分子の異常屈折率ｎｅ  を感じる。
【０００５】
回折格子１０５を形成する物質の屈折率をｎｇ  、入射光の波長をλ、溝１０６の深さをＴ、入射光の強度をＩ、入射方向のまま直進して透過する０次回折光の強度をＩ０  とすると、Ｉ０  ／Ｉは近似的に、
【０００６】
【数１】
Ｉ０  ／Ｉ≒｛１＋ｃｏｓ（２πΔｎＴ／λ）｝／２          …（１）
と表される。ここで、入射光１２０の偏光成分１２０ａに対しては、Δｎ＝ｎｇ  −ｎｏ  であり、偏光成分１２０ｂに対しては、Δｎ＝ｎｇ  −ｎｅ  である。式（１）から、
【０００７】
【数２】
ΔｎＴ＝λ（２ｍ＋１）／２  （ｍは整数）                …（２）
が成り立つとき、Ｉ０  ／Ｉが０となり、０次回折光が現れず、透過光はすべて高次の回折光になる。また、式（１）から、Δｎ＝０のときＩ０  ＝Ｉとなり、透過光は０次回折光のみとなる。
【０００８】
図７（Ｂ）に示すように、透明電極１０１と１１１との間に電圧を印加すると液晶分子１０７がチルトし、その長軸が基板面に対してほぼ垂直になる。この状態のとき、液晶材料内を伝搬する入射光１２０の偏光成分１２０ａ及び１２０ｂは、共に液晶分子の常屈折率ｎｏ  を感じる。すなわち、式（１）において、入射光１２０の偏光成分１２０ａ及び１２０ｂの双方に対して、Δｎ＝ｎｇ  −ｎｏ  となる。
【０００９】
【数３】
（ｎｅ  −ｎｇ  ）Ｔ＝λ／２、ｎｏ  ＝ｎｇ                      …（３）
が同時に成り立つような材料、溝の深さを選んだ場合、入射光１２０の偏光成分１２０ａに対してΔｎ＝０となるため、式（１）より電圧の印加、無印加に関わらずＩ０  ＝Ｉとなる。入射光１２０の偏光成分１２０ｂに対しては、式（１）より電圧無印加時にＩ０  ＝０、電圧印加時にΔｎ＝０となるためＩ０  ＝Ｉとなる。すなわち、入射光１２０の偏光成分１２０ｂに対して、電圧によって０次回折光の強度を制御することができる。
【００１０】
従って、液晶セルの基板に平行に入射光１２０の偏光成分１２０ａを吸収し、偏光成分１２０ｂのみを通す偏光板を配置し、液晶セルの後方に、０次回折光のみを透過させ、高次回折光を透過させない遮蔽板を配置することにより、電圧によって透過光のスイッチングを行うことができる。
【００１１】
また、他の例として、
【００１２】
【数４】
（ｎｇ  −ｎｏ  ）Ｔ＝λ／２、ｎｅ  ＝ｎｇ                      …（４）
が同時に成り立つ場合を考える。入射光１２０の偏光成分１２０ａに対しては、電圧の印加、無印加に関わらずＩ０  ＝０となる。入射光１２０の偏光成分１２０ｂに対しては、電圧無印加時にＩ０  ＝Ｉとなり、電圧印加時にＩ０  ＝０となる。従って、入射光１２０の偏光成分１２０ｂの透過光のスイッチングを行うことができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
理想的なスイッチングを行うためには、回折格子１０５の溝１０６の形状、深さ、ピッチ等に関して高い精度が要求される。また、０次回折光を透過し、高次の回折光を効果的に遮蔽するために、１次回折光の回折角をある程度大きくする必要がある。十分大きな回折角を得るためには、溝１０６のピッチを１０μｍ以下とすることが好ましい。また、式（２）において、通常の材料ではΔｎが０．１〜０．２程度であり、λ＝０．４〜０．７μｍであるため、式（２）を満足させるためには、溝１０６の深さＴを１μｍ以上とする必要がある。
【００１４】
このような微細なパターンの回折格子を高精度に作製することはプロセス上の困難を伴い、コスト的にも不利である。また、溝１０６内の液晶分子１０７は、溝１０６の側壁に束縛されるため、電圧の印加により液晶分子の配列が図７（Ｂ）に示す理想的な状態には変化しない。
【００１５】
本発明の目的は、高精度な機械的加工を必要とする回折格子を挟持することなく作製可能な回折型液晶表示パネル、及びその液晶表示パネルを用いた投写型液晶表示装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、対向配置された１対の透明基板と、前記１対の透明基板の各々の対向面上に形成された透明電極と、前記１対の透明基板の各々の対向面上に前記透明電極を覆うように形成され、前記透明基板の面内において可視光に対して回折現象を起こさせるオーダのピッチで縞状に交互に並ぶ第１の領域と第２の領域とを画定する配向膜と、前記１対の透明基板の間に挟持され、液晶分子の配列状態が前記透明電極に印加される電圧によって変化する液晶層とを有し、前記液晶層内の液晶分子の長軸方向が基板面内に対して立ち上がった状態のとき、前記第１の領域と第２の領域とにおいて液晶分子の長軸の立ち上がりの向きが相互に逆向きになるように、前記配向膜に配向処理されている液晶表示パネルが提供される。
【００１７】
第１の領域と第２の領域の境界近傍の液晶分子は、その両側の液晶分子の配列の影響を受ける。第１の領域と第２の領域とにおいて液晶分子の長軸の立ち上がりの向きが相互に逆向きになるため、境界近傍の液晶分子はいずれの向きにも立ち上がりにくくなり、第２の状態においても液晶分子が第１の状態とほぼ同様の配列状態を維持する。第２の状態のとき、液晶分子の配列状態が第１及び第２の領域の内奥部と境界近傍部で異なる。すなわち、配列状態の異なる細長い領域が周期的に現れる。この液晶層は回折格子として作用する。
【００１８】
本発明の他の観点によると、可干渉な平行光を放射する光源と、前記光源から放射された光が入射する前記液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを透過した光のうち０次回折光を透過させ、１次以上の高次回折光を遮蔽する遮蔽手段と、前記遮蔽手段を透過した光を投影する投影レンズとを有する投写型表示装置が提供される。
【００１９】
０次回折光のみが投影レンズにより投影される。液晶層の配列状態を変化させて０次回折光をスイッチングすることにより、画像を表示することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明の実施例による液晶表示パネルの基本構成及び動作原理について説明する。
【００２１】
図１（Ａ）は、本発明の実施例による液晶表示パネルの概略を示す部分平面図である。図の縦方向に延在する複数のデータ線１２と横方向に延在する複数の制御線１３が格子状に配置されている。データ線１２と制御線１３は、その交差箇所において相互に絶縁されている。
【００２２】
データ線１２と制御線１３の交差箇所に対応して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１１が配置されている。ＴＦＴ１１のゲート電極は対応する制御線１３に接続され、ドレイン電極は対応するデータ線１２に接続されている。データ線１２と制御線１３に囲まれた領域内にインジウムすずオキサイド（ＩＴＯ）等からなる透明画素電極１０が配置されている。透明画素電極１０は、対応するＴＦＴ１１のソース電極に接続されている。
【００２３】
基板面内には、例えば図の縦方向に延在する細長い帯状の複数の領域１４Ａと１４Ｂが画定されている。領域１４Ａと１４Ｂとは図の横方向に隣接して交互に並び、各領域の配列ピッチは可視光に対して回折現象を起こさせるオーダである。より具体的には、領域１４Ａ及び１４Ｂの各々の配列ピッチは、回折現象を起こさせるピッチの２倍である。なお、領域１４Ａ及び１４Ｂと画素電極１０との相対位置関係は任意でよい。
【００２４】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の一点鎖線Ａ１−Ａ１における概略断面図を示す。透明基板１と２０が対向配置されている。透明基板１の対向面上に透明画素電極１０が形成され、その上に配向膜１５が形成されている。透明基板２０の対向面上には、ＩＴＯ等からなる透明共通電極２１が形成され、その表面上に配向膜２２が形成されている。
【００２５】
透明基板１と２０との間に正の誘電率異方性を有する液晶材料が挟持され、液晶層１６が形成されている。配向膜１５及び２２には液晶分子の長軸が図の横方向を向くホモジニアス配列となるように配向処理が施されている。従って、液晶層１６内に模式的に表した液晶分子１７は、電圧無印加時に、その長軸を基板面に対して平行にするように配列している。
【００２６】
また、電極１０と２１との間に電圧を印加すると、領域１４Ａにおいては、液晶分子１７が矢印１８Ａで示すように時計回りに回転して立ち上がり、領域１４Ｂにおいては、矢印１８Ｂで示すように反時計回りに回転して立ち上がるように、プレチルトが付与されている。
【００２７】
透明基板１の外側の表面上に、偏光板２が配置されている。偏光板２は、基板面に垂直に入射する入射光３０のうち、液晶分子１７の面内配向方向に平行な偏光成分３０ａを透過し、直交する偏光成分３０ｂを遮蔽する。
【００２８】
図１（Ｃ）は、電極１０と２１との間に電圧を印加したときの、液晶分子の配列状態の概略を示す。領域１４Ａの内奥部の液晶分子１７は時計回りに回転して立ち上がり、領域１４Ｂの内奥部の液晶分子１７は反時計回りに回転して立ち上がる。領域１４Ａと１４Ｂとの境界近傍部の液晶分子１７は、領域１４Ａと１４Ｂの両方の液晶分子の配列の影響を受けるため、長軸が基板面に平行な方向を向いたままになる。
【００２９】
従って、液晶分子が基板面に対して立ち上がった領域と基板面に対して平行に配列したままの領域（境界近傍部）とが交互に並んで現れる。これらの領域の配列のピッチは、領域１４Ａまたは１４Ｂの配列のピッチの半分のピッチになる。
【００３０】
図１（Ｃ）に示す液晶表示パネルに透明基板１側から入射光３０が垂直入射する場合を考える。なお、液晶分子の常屈折率をｎｏ  、異常屈折率をｎｅ  とする。電圧印加時に、領域１４Ａ及び１４Ｂの内奥部に入射した偏光成分３０ａは、液晶層１６内を伝搬するとき、常屈折率ｎｏ  を感じ、領域１４Ａと１４Ｂとの境界近傍部に入射した偏光成分３０ａは、異常屈折率ｎｅ  を感じる。また、偏光成分３０ｂは、偏光板２により遮蔽され、液晶層１６に入射しない。従って、液晶層１６は、入射光３０に対して回折格子として作用する。
【００３１】
液晶層の厚さをＴ、ｎｅ  −ｎｏ  をΔｎ、入射光の波長をλとすると、式（２）の場合と同様に、
【００３２】
【数５】
ΔｎＴ＝λ（２ｍ＋１）／２  （ｍは整数）                …（５）
が成り立つとき、電圧印加時における偏光成分３０ａの０次回折光の強度が０になる。
【００３３】
電圧無印加時には、図１（Ｂ）に示すように液晶分子１７が基板面全領域においてホモジニアスに配列する。このため、入射位置に依らず入射光３０の偏光成分３０ａは、液晶層１６を伝搬するとき異常屈折率ｎｅ  を感じる。従って、液晶層１６が回折格子として作用せず、入射光３０ａは液晶層１６を透過してそのまま直進する。
【００３４】
電圧印加時に式（５）を満たすように、液晶層１６の厚さＴ、入射光３０の波長λ、液晶分子の屈折率異方性Δｎを選択すると、電圧の印加、無印加により入射光３０の０次回折光のスイッチングを行うことができる。液晶表示パネルの出射側に、入射光３０の０次回折光を透過し、１次以上の高次回折光を遮蔽する遮蔽板を配置することにより、透過光のスイッチングを行うことができる。
【００３５】
次に、図２及び図３を参照して、図１に示す液晶表示パネルの具体的な構成例を説明する。
図２は、液晶表示パネルの一構成例の概略断面図を示す。各構成部分には、図１（Ｂ）及び（Ｃ）の対応する構成部分と同一の参照符号が付されている。図２（Ａ）は、電圧無印加時の状態を表し、図２（Ｂ）は、電圧印加時の状態を表す。
【００３６】
配向膜１５及び２２には、共に図の横方向の面内配向方向、及び配向膜に接する液晶分子１７の図の右端が基板面から持ち上がる向きのプレチルトが付与されている。すなわち、配向膜１５と２２には、液晶層１６内の液晶分子１７を相互に反対向きにチルトさせる向きのプレチルトが付与されている。配向膜１５及び２２に付与されたプレチルト角の大きさは、領域１４Ａと１４Ｂとにおいて相互に異なる。領域１４Ａにおいては、配向膜２２側のプレチルト角が配向膜１５側のプレチルト角よりも大きく、領域１４Ｂにおいては、プレチルト角の大小関係が逆になっている。
【００３７】
図２（Ａ）に示すように、領域１４Ａにおいては、配向膜２２側のプレチルトが優勢であるため、液晶層１６内の厚さ方向の中央近傍に位置する液晶分子１７が配向膜２２に付与されたプレチルトの向きと同一の向きにチルトしている。逆に領域１４Ｂにおいては、液晶層１６内の厚さ方向の中央近傍に位置する液晶分子１７が配向膜１５に付与されたプレチルトの向きと同一の向きにチルトしている。
【００３８】
図２（Ｂ）に示すように、電極１０と２１との間に電圧を印加すると、各領域１４Ａ及び１４Ｂの液晶分子１７が、当該領域における優勢なプレチルトの向きに立ち上がろうとする。従って、領域１４Ａと１４Ｂとの内奥部の液晶分子１７は相互に反対向きに立ち上がる。
【００３９】
領域１４Ａと１４Ｂとの境界近傍部の液晶分子１７は、その両側の領域の液晶分子１７の配列の影響を受ける。このため、液晶分子１７は、どちらの向きにも立ち上がることができず、基板面に対してほぼ平行な向きに配列した状態を維持する。
【００４０】
このように、配向膜１５と２２の領域１４Ａに付与されたプレチルト角の大小関係と領域１４Ｂに付与されたそれとを逆にすることにより、図１に示す液晶表示パネルを構成することができる。
【００４１】
図２では、配向膜１５と２２の双方において、領域１４Ａ内と１４Ｂ内のプレチルト角を異ならせた場合を示したが、一方の配向膜側のプレチルト角を基板面全面にわたって一定としてもよい。
【００４２】
図３は、配向膜２２側のプレチルト角を基板面全面にわたって一定とした場合を示す。配向膜１５側においては、領域１４Ｂ内のプレチルト角が領域１４Ａ内のプレチルト角よりも大きい。配向膜２２側のプレチルト角は、配向膜１５側の２つのプレチルト角の中間の大きさである。
【００４３】
この場合も、図２（Ａ）の場合と同様に、領域１４Ａ内においては配向膜２２側のプレチルトの向きが優勢になり、領域１４Ｂ内においては配向膜１５側のプレチルトの向きが優勢になる。従って、図３に示す液晶表示パネルに電圧を印加すると、図２（Ｂ）の場合と同様に領域１４Ａと１４Ｂの内奥部では液晶分子１７が相互に逆向きに立ち上がり、境界近傍部では基板面にほぼ平行に配列した状態が維持される。
【００４４】
次に、図４を参照して、図２及び図３に示す２種類のプレチルト角が付与された配向膜の作製方法の一例を説明する。
図４（Ａ）に示すように、液晶表示パネルを構成する基板４０を準備する。基板４０がＴＦＴ側基板であってもそれに対向する基板であっても、配向膜の形成方法に差はない。図４（Ａ）では、基板４０の対向面上に形成されている制御線、データ線、ＴＦＴ、及び透明電極等を省略して表している。
【００４５】
基板４０の対向面上に、ポリイミド系の配向膜材料を転写印刷し、約２００℃で焼成して配向膜４１を形成する。配向膜材料としては、例えば日産化学工業製の配向膜材料ＳＥ−７７９２を用いる。
【００４６】
図４（Ｂ）に示すように、ピッチが約８μｍの縞模様状の露光マスク４２を介して配向膜４１の表面に、エネルギ密度１０Ｊ／ｃｍ２  の紫外線を照射する。
図４（Ｃ）に示すように、露光マスク４２の各縞に直交する方向４３に沿って配向膜４１の表面をラビングする。ラビング方向４３に平行な面内配向方向が付与され、配向膜４１に接する液晶分子は、ラビング方向４３の下流側の端部が持ち上がる向きにプレチルトする。また、紫外線を照射した領域及び照射しない領域のプレチルト角は、それぞれ１度及び８度であった。このように、紫外線照射の有無により基板面内の位置によってプレチルト角を異ならせることができる。
【００４７】
ＴＦＴ側の基板の紫外線照射領域と、対向基板側の紫外線非照射領域とが対応するように、両基板を対向配置することにより、図２に示す液晶表示パネルを得ることができる。また、図４に示すように部分的に紫外線が照射されたＴＦＴ側の基板と、基板面全面に一様なプレチルト角が付与された対向基板とを対向配置することにより、図３に示す液晶表示パネルを得ることができる。対向基板側の配向膜材料としては、例えば日本合成ゴム製の配向膜材料ＡＬ３５０６Ｌを用いる。このとき、対向基板側のプレチルト角は約４度になる。
【００４８】
次に、図５を参照して、配向膜作製方法の他の例を説明する。
図５（Ａ）に示すように、基板５０の表面上に配向膜５１を形成する。配向膜５１は、例えば感光性ポリイミドＰＩ−４００（宇部興産製）を転写印刷し、紫外線を商社（０．３Ｊ／ｃｍ２  ）した後、約２００℃で焼成することにより形成される。
【００４９】
図５（Ｂ）に示すように、配向膜５１の表面上に配向膜５１とは異なるプレチルト角を示す配向膜５２を形成する。配向膜５２は、例えばポリイミドＪＡＬＳ−２１４−Ｒ３（日本合成ゴム製）を転写印刷し、焼成することにより形成される。
【００５０】
配向膜５２の表面上にフォトリソグラフィ技術を用いて、幅４μｍ、ピッチ８μｍの縞模様状のレジストパターン５３を形成する。配向膜５２は、レジストパターン５３を形成するときの現像液、例えばシプレー製のＭＦ−３１９等によりレジスト膜と同時にパターニングされる。配向膜５２のエッチング後、レジストパターン５３を除去する。
【００５１】
図５（Ｃ）は、レジストパターン５３の除去後の基板の断面図を示す。配向膜５１の表面上に縞模様状に配置された配向膜パターン５２Ａが形成される。配向膜パターン５２Ａの各縞に直交する方向５４に沿って配向膜５１及び配向膜パターン５２Ａの表面をラビングする。ラビング方向５４に平行な面内配向方向が付与され、配向膜５１が露出した領域と配向膜パターン５２Ａが配置された領域とでは、異なるプレチルト角が付与される。
【００５２】
このように、相互に異なるプレチルト角を示す２種類の配向膜を積層して、上層の配向膜をパターニングすることにより、図４の場合と同様にプレチルト角の異なる２種類の領域を縞模様状に配置することができる。
【００５３】
図４及び図５に示すように、相互に異なるプレチルト角を有する細長い線状の２種類の領域が交互に配置されるように配向処理を施すことにより、回折格子を用いることなく回折型液晶表示パネルを作製することができる。
【００５４】
次に、図６を参照して、図２に示す液晶表示パネルを用いた投写型表示装置について説明する。
図６は、投写型表示装置の光学系に着目した概略図を示す。光源６０が、可干渉な白色のコリメート光を放射する。光源６０から放射された白色光は、ミラー６１により全反射してダイクロイックミラー６２に入射する。ダイクロイックミラー６２は、赤色光を反射し緑及び青色光を透過させる。ダイクロイックミラー６２を透過した光のうち青色光はダイクロイックミラー６３で反射し、緑色光はダイクロイックミラー６３を透過する。このようにして、光源６０から放射された白色光が赤、緑、及び青色光に分離される。
【００５５】
ダイクロイックミラー６２で反射した赤色光は、ミラー６５で全反射して赤色用液晶表示パネル６８に入射する。ダイクロイックミラー６３で反射した青色光は青色用液晶表示パネル６９に入射し、ダイクロイックミラー６３を透過した緑色光は緑色用液晶表示パネル７０に入射する。
【００５６】
各液晶表示パネル６８、６９及び７０は、図２の液晶表示パネルと同様の構成である。図２に示す配向膜１５及び２２の材料は日産化学工業製のポリイミド配向膜材料ＳＥ−７７９２であり、液晶材料はメルク社製のネマチック液晶材料ＴＬ２０２である。この液晶材料の異常屈折率ｎｅ  は１．７０８１であり、常屈折率ｎｏ  は１．５２３０である。すなわち、式（５）における屈折率異方性Δｎは０．１７８８になる。
【００５７】
赤、緑、青色用液晶表示パネル６８、６９及び７０の液晶層の厚さＴは、それぞれ５．１μｍ、４．５μｍ及び３．９μｍである。従って、赤、緑、青色用液晶表示パネル６８、６９及び７０は、それぞれ赤色光の中心波長６２９ｎｍ、緑色光の中心波長５５５ｎｍ、及び青色光の中心波長４８１ｎｍの光に対して式（５）のｍが１となり、式（５）が成り立つ。従って、赤、緑、青色用液晶表示パネル６８、６９及び７０は、それぞれ赤色光、緑色光及び青色光の透過光をスイッチングすることができる。
【００５８】
赤、緑、青色用液晶表示パネル６８、６９及び７０を透過した光は、それぞれ相互に等価なレンズ７３、７４及び７５によって収束され、ダイクロイックミラー６６、６７及びミラー６４により、共通の光軸を有する光束に合成される。レンズ７３、７４及び７５の焦点に対応する位置に遮蔽板７１が配置されている。遮蔽板７１は、光軸との交差箇所にピンホールを有し、液晶表示パネル６８、６９及び７０を透過した０次回折光を透過し、１次以上の高次回折光を遮蔽する。
【００５９】
遮蔽板７１のピンホールを透過した光は、投影レンズ７２によりスクリーン上に投影される。
図６では、図２に示す液晶表示パネルを用いた場合を説明したが、図３に示す液晶表示パネル、または、より一般的に図１に示す液晶表示パネルを用いてもよい。このように、本発明の実施例による回折型液晶表示パネルを用いると、各色ごとに１枚の偏光板を挿入するのみで透過光のスイッチングを行うことができる。このため、２枚の偏光板を必要とするツイストネマチック（ＴＮ）型液晶表示パネルを用いる場合に比べて、より明るい像を得ることが可能になる。
【００６０】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液晶分子のチルト方向を回折格子の回折ピッチと同程度のピッチで基板面内に関して周期的に逆転させることにより、電圧を印加しても境界近傍部の液晶分子を基板面に平行に配列したままの状態にすることができる。電圧印加時に、液晶分子がチルトした領域と基板面に平行に配列した領域とが周期的に現れる。この液晶層は、回折格子として作用する。このように、液晶分子のプレチルトの向きを基板面内の位置に関して制御することにより、回折型液晶表示パネルを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による液晶表示パネルの概略を示す部分平面図及び断面図である。
【図２】図１に示す液晶表示パネルの一構成例を示す部分断面図である。
【図３】図１に示す液晶表示パネルの他の構成例を示す部分断面図である。
【図４】図２及び３に示す配向膜の形成方法を説明するための基板の概略断面図である。
【図５】図２及び３に示す配向膜の他の形成方法を説明するための基板の概略断面図である。
【図６】投写型表示装置の概略図である。
【図７】従来例による回折型液晶表示パネルの部分断面図である。
【符号の説明】
１、２０  透明基板
１０  透明画素電極
１１  ＴＦＴ
１２  データ線
１３  制御線
１４Ａ、１４Ｂ  領域
１５、２２  配向膜
１６  液晶層
１７  液晶分子
２１  透明電極
３０  入射光
３０ａ、３０ｂ  偏光成分
４０、５０  基板
４１、５１、５２  配向膜
４２  露光マスク
４３  ラビング方向
５２Ａ  配向膜パターン
５３  レジストパターン
５４  ラビング方向
６０  光源
６１、６４、６５  ミラー
６２、６３、６６、６７  ダイクロイックミラー
６８、６９、７０  液晶表示パネル
７１  遮蔽板
７２  投影レンズ
７３、７４、７５  レンズ
１００、１１０  透明基板
１０１、１１１  透明電極
１０５  回折格子
１０６  溝
１０７  液晶分子
１２０  入射光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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