(57)【要約】【課題】  隣接する画素間の入力画像データが異なるとき、画素間に横電界が発生し、ディスクリネーションが発生する。【解決手段】  本発明の液晶表示ユニットは、中心画素領域と、中心画素領域の少なくとも一部を囲む周辺画素領域とを有する、複数の画素ユニットを有しており、隣接する画素ユニットに対する印加電圧が異なる場合は、周辺画素領域に対して中心画素領域よりも高い電圧を印加し、隣接する画素ユニットに対する印加電圧が同じ場合は、中心画素領域と周辺画素領域に対して同じ電圧を印加する制御手段を備える。【選択図】  図８
2018054740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像信号に応じて入射光を変調する液晶表示ユニットであって、
前記入力画像信号の一画素に対応する画素ユニットを複数備えており、
該画素ユニットは、中心画素領域と、該中心画素領域の少なくとも一部を囲む周辺画素領域とを有しており、
前記入力画像信号に基づいて前記複数の画素ユニットのうち第１の画素ユニットに印加する電圧が、該第１の画素ユニットに隣接する第２の画素ユニットに印加する電圧よりも高い場合、
前記第１の画素ユニットの前記周辺画素領域のうち、前記第２の画素ユニット側の画素領域の電圧が、前記第１の画素ユニットの前記中心画素領域の電圧よりも高くなるように制御し、
前記入力画像信号に基づいて前記複数の画素ユニットのうち第１の画素ユニットに印加する電圧が、該第１の画素ユニットに隣接する第２の画素ユニットに印加する電圧と同じである場合、
前記第１の画素ユニットの前記周辺画素領域のうち、前記第２の画素ユニット側の画素領域の電圧が、前記第１の画素ユニットの前記中心画素領域の電圧と同じになるように制御する制御手段を備える、液晶表示ユニット。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１の画素ユニットの中心画素領域に印加する電圧と、前記第２の画素ユニットの中心画素領域に印加する電圧との差が、所定の閾値を越えた場合に、前記第１の画素ユニットの前記周辺画素領域に印加する電圧を、前記第１の画素ユニットの前記中心画素領域に印加する電圧よりも高くする、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示ユニット。
【請求項３】
前記第１の画素ユニットを囲む４辺のうち、前記中心画素領域に対して、前記液晶表示ユニットが有する配向膜の配向方向側の２辺に、前記周辺画素領域が設けられている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示ユニット。
【請求項４】
第１の基板と、前記第１の基板上に設けられた第１の対向電極と、前記第１の対向電極上に設けられた第１の配向膜と、
第２の基板と、前記第２の基板上に設けられた複数の反射型の画素からなる第２の対向電極と、前記第２の対向電極に設けられた第２の配向膜と、
前記第１と第２の配向膜との間に挟まれた垂直配向型の液晶層とを備えることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の液晶表示ユニット。
【請求項５】
前記第１の画素ユニットを囲む４辺のうち、前記中心画素領域に対して、前記第１の画素ユニットの前記第２の配向膜の配向方向側の２辺に、前記周辺画素領域が設けられている、ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の液晶表示ユニット。
【請求項６】
前記周辺画素領域は複数の画素で構成されており、
該周辺画素領域を構成する複数の画素は、前記中心画素領域と同層に設けられている、ことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の液晶表示ユニット。
【請求項７】
前記周辺画素領域は複数の画素で構成されており、
該周辺画素領域を構成する複数の画素は、前記中心画素領域とは異なる層に設けられている、ことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の液晶表示ユニット。
【請求項８】
前記第１の画素ユニットの中心画素領域の周囲を囲むように、前記周辺画素領域が配置されている、ことを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項に記載の液晶表示ユニット。
【請求項９】
前記周辺画素領域の画素の短辺方向の開口幅は０．１μ以上である、ことを特徴とする請求項１乃至８いずれか１項に記載の液晶表示ユニット。
【請求項１０】
前記周辺画素領域の画素は、前記本画素領域の画素とスイッチングを介して、複数のラインで電気的に接続されており、
第１ラインは前記周辺画素領域の画素と前記本画素領域の画素が等しい電圧になるように接続され、
第２ラインは前記周辺画素領域の画素が前記本画素領域の画素より高い電圧になるように電圧調整層を介して接続されている、
ことを特徴とする、請求項１乃至９いずれか１項に記載の液晶表示ユニット。
【請求項１１】
隣接した１画素の前記入力画像データが等しいとき、前記スイッチングにより第１ラインが選択され、前記周辺画素領域の画素と前記本画素領域の画素が等しい電圧となり、
隣接した１画素の前記入力画像データが異なるとき、前記スイッチングにより第２ラインが選択され、前記周辺画素領域の画素が前記本画素領域の画素より高い電圧になることを特徴とする、請求項１乃至１０いずれか１項に記載の液晶表示ユニット。
【請求項１２】
抵抗によって構成された電圧調整層を備えることを特徴とする、請求項１乃至１１いずれか１項に記載の液晶表示ユニット。
【請求項１３】
請求項１乃至１２いずれか１項に記載の液晶表示ユニットと、
該液晶表示ユニットを照明する照明光学系と、
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示ユニット、及びそれを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、投射型表示装置の画像変調手段として２次元画素光学スイッチとして液晶変調素子を用いた液晶プロジェクタがある。液晶プロジェクタに用いる液晶変調素子としては、透明電極を有する透明基板と、反射鏡、配線、スイッチング素子等を有する回路基板と、その両基板間に誘電異方性が正のネマチック液晶を封入している素子がある。この際、液晶分子長軸を２枚の基板間に対してほぼ垂直にホメオトロピック配向させた、いわゆるＶＡＮ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶型の反射型液晶変調素子を用いているものもある。
【０００３】
ＶＡＮ液晶型の液晶変調素子は、隣接する画素に異なる階調（印加電圧）を入力する時に横方向に発生する電界によりディスクリネーションが発生する。具体的には、隣接する画素間で異なる電圧を印加する場合に、画素間において横電界が発生することで液晶の配向性が乱れ、１画素内で輝度が低下する領域が発生する。一般的に、これをディスクリネーションによる表示不良という。
【０００４】
特許文献１では、第一基板上に、画素電極の形成面よりも第二基板側に突出する絶縁層を設け、画素電極を、第一縁部を第一縁部側の絶縁層の下に入り込ませ、第一縁部とは反対側の第二縁部を該第二縁部側の絶縁層の上に重ねて形成する。そして、画素電極及び絶縁層を覆って形成された第一配向膜を、画素電極の第一縁部から第二縁部に向かう方向にラビングする。この構成を採ることにより、行方向に配列された各画素電極間に生じる横電界は、画素電極と共通電極との間に印加された駆動電界に対して殆んど影響を及ぼさない。また、データ信号線と画素電極とは、層間絶縁膜の上にデータ信号線上の部分を覆って形成された容量電極により電気的にシールドされているため、データ信号線と画素電極の縁部との間に横電界が生じることは無い。
【０００５】
特許文献２では、反射型の画素電極を複数有する反射電極基板と、画素電極に対向するように設けられた透明電極を有する透明基板と、反射電極基板と透明基板との間に挟持された垂直配向液晶とを備える。画素電極の表面とその側面とのなす稜線のうち、垂直配向液晶のプレチルト方向に位置する画素電極の稜線に斜面を有する。これにより、垂直配向液晶には面取りされた斜面に対して垂直に配向しようとするため、面取りされた斜面が垂直配向液晶に半時計回りに回転させようとする力を与える。この力は、横方向電界による垂直配向液晶に与える力を抑える方向に働くため、横方向電界によるディスクリネーションを抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１４１４８７号公報
【特許文献２】特開２００９−０２０３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、横電界が発生しないように各画素電極の間に絶縁層を設けている。これは、絶縁層は横電界を遮断することが出来るが、絶縁層の幅が画素電極の有効面積を制限して開口率を大幅に低下させる課題がある。また、絶縁層の側面が画素電極層に対して垂直にあるため、絶縁層の側面に配向する液晶分子は正常な画素電極の液晶配向方向と垂直に配向し、側面の配向が乱れて輝度不良になる課題もある。更に、絶縁層と画素電極中央部との液晶セルギャップが異なることにより、入射光に付与されるリタデーションが異なることで輝度の段差が生じると言った課題もある。
【０００８】
また、特許文献２では、画素電極の表面とその側面とのなす稜線のうち、垂直配向液晶のプレチルト方向に位置する画素電極の稜線に斜面を有することで、液晶分子が画素電極中央部に対して斜面の角度分だけより多くチルトすることになる。これにより斜面を有することでリバースチルトを補正しディスクリネーションが補正されることになる。しかし、反射型液晶素子の場合、斜面の領域の光は画素電極中央部と異なる方向に反射するため反射率が低下するという課題がある。また、隣接画素に印加される電圧が異なる場合はディスクリネーションが補正されるが、画素電極全面に同一電圧が印加された場合は、液晶分子のチルト量が領域によって異なるため、画素内でムラが生じると言った課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本願発明の液晶表示ユニットは、入力画像信号に応じて入射光を変調する液晶表示ユニットであって、前記入力画像信号の一画素に対応する画素ユニットを複数備えており、該画素ユニットは、中心画素領域と、該中心画素領域の少なくとも一部を囲む周辺画素領域とを有しており、前記入力画像信号に基づいて前記複数の画素ユニットのうち第１の画素ユニットに印加する電圧が、該第１の画素ユニットに隣接する第２の画素ユニットに印加する電圧よりも高い場合、前記第１の画素ユニットの前記周辺画素領域のうち、前記第２の画素ユニット側の画素領域の電圧が、前記第１の画素ユニットの前記中心画素領域の電圧よりも高くなるように制御し、前記入力画像信号に基づいて前記複数の画素ユニットのうち第１の画素ユニットに印加する電圧が、該第１の画素ユニットに隣接する第２の画素ユニットに印加する電圧と同じである場合、前記第１の画素ユニットの前記周辺画素領域のうち、前記第２の画素ユニット側の画素領域の電圧が、前記第１の画素ユニットの前記中心画素領域の電圧と同じになるように制御する制御手段を備える、ことを特徴とする。
【００１０】
また、本願発明の液晶表示装置は、上述の液晶表示ユニットと、該液晶表示ユニットを照明する照明光学系と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の構成を採ることによって、隣接画素（画素ユニット）間の横電界の影響によるディスクリネーションの発生量を低減する、ディスクリネーションを見えにくくする、ことを可能としている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１の投影表示装置の実施形態を表す図
【図２】周辺画素領域の幅を変えたときのディスクリネーション量を表す図
【図３】反射型液晶表示素子の断面図を表す図
【図４】反射型液晶表示素子の１画素の液晶分子配向方向を表す図
【図５】実施例１の本画素領域と周辺画素領域とを表す図
【図６】従来例の画素を表す図
【図７】従来例の隣接画素が白と黒を表示したときの輝度断面を表す図
【図８】実施例１の隣接画素が白と黒を表示したときの輝度断面を表す図
【図９】実施例２の本画素領域と周辺画素領域とを表す図
【図１０】実施例２の隣接画素が白と黒を表示したときの輝度断面を表す図
【図１１】実施例３の本画素領域と周辺画素領域とを表す図
【図１２】実施例３の隣接画素が白と黒を表示したときの輝度断面を表す図
【図１３】実施例４の本画素領域と周辺画素領域との電気的な配線を表す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。上記課題を解決するために、本発明の液晶表示ユニット（液晶表示素子）は、入力画像信号に応じて入射光を変調する液晶表示ユニットであって、入力画像信号の一画素に対応する画素ユニットを複数備えている。また、この画素ユニットは、中心画素領域と、中心画素領域の少なくとも一部（４辺中２辺或いは４辺）を囲む、つまり中心画素領域の周囲の一部を囲む周辺画素領域とを有している。この構成の下で制御手段（コントローラ、ＣＰＵ等）が下記のような制御を実行する。まず、入力画像信号に基づいて複数の画素ユニットのうち第１の画素ユニット（の中心画素領域）に印加する電圧が、第１の画素ユニットに隣接する第２の画素ユニット（の中心画素領域）に印加する電圧よりも高い場合を想定する。この場合、その両者に印加する電圧の差が大きいほど大きなディスクリネーションが発生しやすくなる。そこで、制御手段は、第１の画素ユニットの周辺画素領域のうち、第２の画素ユニット側の画素領域（周辺画素領域）の電圧が、第１の画素ユニットの中心画素領域の電圧よりも高くなるように制御することで、ディスクリネーションを低減する。また、入力画像信号に基づいて複数の画素ユニットのうち第１の画素ユニットに印加する電圧が、第１の画素ユニットに隣接する第２の画素ユニットに印加する電圧と同じである場合を想定する。ここで、印加電圧が同じである、というのは、高い方の電圧が低い方の電圧の１００％以上１２０％以下、より好ましくは１００％以上１１０％以下であることとする。この場合、制御手段は、第１の画素ユニットの周辺画素領域のうち、第２の画素ユニット側の画素領域の電圧が、第１の画素ユニットの中心画素領域の電圧と同じになるように制御する。
【００１４】
また、隣接する画素領域に対する印加電圧の差異もある程度以上有意性がある差異であることが必要となる。具体的には、第１の画素ユニットの中心画素領域に印加する電圧と、第２の画素ユニットの中心画素領域に印加する電圧との差が、所定の閾値を越えた場合を想定する。ここでの所定の閾値とは、低い方の電圧の１０％以上、より好ましくは高い方の電圧の１０％以上、更に好ましくは高い方の電圧の２５％以上であることが望ましい。更に、第１の画素ユニットの周辺画素領域に印加する電圧を、第１の画素ユニットの中心画素領域に印加する電圧よりも高くする、
ここで、第１の画素ユニットを囲む４辺のうち、中心画素領域に対して、液晶表示ユニットが有する配向膜の配向方向側（ダイレクト方向側）の２辺に、周辺画素領域が設けられていると尚好ましい。ここで、配向方向（ダイレクト方向）とは、液晶分子の長軸が配向膜から垂直に立っている場合に比べて、液晶分子の長軸が倒れている方向のことを言う。特に、ここでは、反射型液晶表示素子の、反射基板側の液晶配向幕の配向方向側（ダイレクト方向側）のことを意図している。透過型液晶表示素子の場合は、反射基板ではなく、出射側の配向膜の配向方向側とするのが望ましい。
【００１５】
また、ここでの液晶表示ユニットは反射型液晶表示ユニットである。つまり、第１の基板と、第１の基板上に設けられた第１の対向電極と、第１の対向電極上に設けられた第１の配向膜を備えている。更に、第２の基板と、第２の基板上に設けられた複数の反射型の画素からなる第２の対向電極と、第２の対向電極に設けられた第２の配向膜とを備えている。ここで、第１と第２の配向膜との間に挟まれた垂直配向型の液晶層（２枚の基板の間に挟まれた液晶分子群の長軸方向が、基板面に対して垂直となるような配向状態を持つ液晶層）とを備えている。
【００１６】
また、周辺画素領域は、中心画素領域の全方位を囲んでいても構わないし、画素ユニットの４辺のうち２辺に配置されていても構わない。具体的には、第１の画素ユニットを囲む４辺のうち、中心画素領域に対して、第１の画素ユニットの第２の配向膜の配向方向（ダイレクト方向）側の２辺に、周辺画素領域が設けられていても良い。また、全方位（全周囲）を囲むように設けられていても良い。
【００１７】
また、周辺画素領域は複数の画素で構成されており、周辺画素領域を構成する複数の画素は、中心画素領域と同層に設けられていても良いし、異なる層に設けられていても良い。
【００１８】
また、周辺画素領域の画素の短辺方向の開口幅は０．１μ以上である、と尚望ましい。
【００１９】
更に、周辺画素領域の画素は、中心画素領域の画素とスイッチングを介して、複数のラインで電気的に接続されており、第１ラインは前記周辺画素領域の画素と前記本画素領域の画素が等しい電圧になるように接続されていることが望ましい。更には、第２ラインは周辺画素領域の画素が中心画素領域の画素より高い電圧になるように電圧調整層を介して接続されていることが望ましい。
【００２０】
また、隣接した１画素の前記入力画像データが等しいとき、スイッチングにより第１ラインが選択され、周辺画素領域の画素と中心画素領域の画素が等しい電圧となるように制御する。更には、隣接した１画素の前記入力画像データが異なるとき、スイッチングにより第２ラインが選択され、周辺画素領域の画素が中心画素領域の画素より高い電圧になるように制御すると尚好ましい。また、抵抗によって構成された電圧調整層を備えると尚良い。
【００２１】
また、本発明は液晶表示ユニット（液晶表示素子）のみならず、この液晶表示ユニットと、これを照明する照明光学系と、を備える液晶表示装置にも適用可能である。更には、液晶表示ユニットからの画像光を投影する投影光学系を備えていても良い。
【００２２】
また、上述したように、周辺画素領域の画素の短辺方向の開口幅は０．１μ以上とすることにより、周辺領域の画素の印加電圧が横電界を補正してディスクリネーションを低減する効果を得ることが出来る。
【００２３】
これは、下記のディスクリネーションの計算結果より説明できる。ここで、図４は、液晶表示素子の断面構造を示している。この図中で、１００はガラス基板、１０１は液晶層、１０２ａ、１０２ｂは配向膜、１０３は反射画素電極、１０４ａは絶縁相間膜ａ、１０４ｂは絶縁相間膜ｂ、１０５は吸収膜、１０６は吸収膜と絶縁相関膜、１０７は電極配線層、１０８は液晶分子である。また、図５は、配向膜１０２ａ、１０２ｂと、液晶分子１０８を拡大した図である。ここで、１０２ａは入射側（上側）の配向膜、１０２ｂは反射画素電極１０３側（下側）の配向膜である。更に、１０９ａは入射側（上側）の配向膜１０２ａ界面の液晶分子のダイレクタ方向、１０９ｂは反射画素電極１０３側（下側）の配向膜１０２ｂ界面の液晶分子のダイレクタ方向、１１０は配向膜１０２ａと１０２ｂの平面に垂直な方向である。このとき、配向膜１０２ａおよび配向膜１０２ｂの界面のダイレクタ方向１０９ａおよび１０９ｂと、配向膜１０２ａ，１０２ｂに垂直な方向１１０とのなす角度をプレチルト角度と言い、プレチルト角度をθとする。
【００２４】
本実施例において１画素の構成を図５に示す。１０３が各１画素の領域を示す。１画素は面積の最も広い本画素領域と周辺画素領域に分割される。１０３ａは本画素領域の画素、１０３ｂは液晶分子のダイレクタ方向に配置された周辺画素領域の画素である。本画素領域の画素１０３ａと周辺画素領域の画素１０３ｂは同じ層に配列されており、各画素は任意の電圧を印加することが可能である。
【００２５】
また、図６には従来の１画素の構成を示す。１０３は各１画素の領域を示し、従来の１画素は分割されておらずつながっている。
【００２６】
このとき、従来の構成において、隣接する１画素が交互に白と黒を表示する場合の反射率の結果を示す（図７）。液晶分子１０８はメルク社製ＭＬＣ６６０８であり、反射画素電極１０３の形状は７．８μｍ×７．８μｍの正方形であり、０．２０μｍの画素間ギャップが存在する。従って１画素の大きさは８．０μｍ×８．０μｍの正方形である。液晶層１０１のギャップ（高さ）は３．０μであり、液晶分子のプレチルト角度θは７度である。
【００２７】
このとき、白を表示する画素を１０３Ｗ、黒を表示する画素を１０３Ｂｋとし、そのときの画素内の明るさ曲線を２０１にて表す。このグラフは計算上、画素１０３は紙面垂直方向に無限に配置しており紙面面内の明るさの断面を示している。白の画素１０３Ｗの印加電圧は３．２６Ｖであり、黒の画素１０３Ｂｋの印加電圧は０Ｖである。また、ガラス基板１００に面した不図示のＩＴＯ電極の電圧は理想的に０Ｖである。グラフの横軸は１画素の横方向の位置を表し、画素１０３Ｗ、１０３Ｂｋの座標位置に対応しており、縦軸は白表示の明るさ最大を１に規格化している。このとき、白を表示している画素１０３Ｗは位置１４μ近傍で最も輝度が低下し、その前後数μｍも輝度が低下している。この領域は白画素１０３Ｗと黒画素１０３Ｂｋの印加電圧が異なることで発生する横電界に起因した「ディスクリネーション」領域であり、この領域が輝度低下を招き、表示不良の原因となっている。
【００２８】
ここで、本発明の構成において、隣接する１画素が交互に白と黒を表示する場合の反射率の計算結果を示す（図１０）。このとき、白を表示する画素を１０３Ｗ、黒を表示する画素を１０３Ｂｋとし、そのときの画素内の明るさ曲線を２０３にて表す。白の画素１０３Ｗの本画素領域を１０３Ｗｃ、周辺画素領域を１０３Ｗｄとし、黒の画素１０３Ｂｋの本画素領域を１０３Ｂｋｃ、周辺画素領域を１０３Ｂｋｄとする。このとき周辺画素領域の幅は１．８μｍ、本画素領域の幅は５．８μｍであり各画素間ギャップは０．２μｍである。白の画素１０３Ｗの本画素領域１０３Ｗｃの印加電圧を３．２６Ｖ、周辺画素領域１０３Ｗｄの印加電圧を３．７Ｖ、黒の画素１０３Ｂｋの本画素領域１０３Ｂｋｃの印加電圧を０Ｖ、周辺画素領域１０３Ｂｋｄの印加電圧を５．２Ｖとする。このとき、白を表示している画素１０３Ｗは従来で輝度が低下した１４μｍ近傍での輝度を向上させ、白画素の明るさを向上させてことが出来る。
【００２９】
更に、図１０の計算条件から、周辺画素領域の幅を変化させたときのディスクリネーション量を図２に示す。縦軸のディスクリネーション量とは白表示した画素が理想的に１画素全てを表示した場合の輝度を１００％としたときの輝度比率である。例えば、図１０の周辺画素領域の幅は１．８ｍｍ、白領域は位置８μｍから１６μｍの領域であり、ディスクリネーション量（輝度比率）は９５．４％である。また、図７に示した従来のディスクリネーション量は５２％である。
【００３０】
ここで、図２は、周辺画素領域の幅を１．８μｍから段階的に０．１μｍまで変化させたときのディスクリネーション量を示している。このときの画素間ギャップは０．２μｍ、１画素の大きさは８．０μｍ×８．０μｍ固定で行っている。例えば、周辺画素の幅が１．８μｍの場合、本画素領域の大きさ（幅）は５．８μｍ（＝８．０μｍ−０．２μｍ−１．８μｍ−０．２μｍ）である。また、周辺画素領域の幅が０．１μｍの場合、本画素領域の大きさ（幅）は７．５μｍ（＝８．０μｍ−０．２μｍ−０．１μｍ−０．２μｍ）である。
【００３１】
図２より、同じ周辺画素領域の電圧を印加したとき、周辺画素領域の幅が狭くなるほどディスクリネーション量が小さくなり効果が小さくなる。従って、効果に対して周辺画素領域の幅に制限があり、周辺画素領域の幅が０．１μｍ以上であることが好ましい。
【００３２】
また、周辺画素領域の画素は、本画素領域の画素とスイッチングを介して、複数のラインで電気的に接続されている。第１ラインは周辺画素領域の画素と本画素領域の画素が等しい電圧になるように接続され、第２ラインは周辺画素領域の画素が本画素領域の画素より高い電圧になるような電圧調整層を介して接続されている。隣接した１画素の入力画像データが等しいとき、スイッチングにより第１ラインが選択され、周辺画素領域の画素と本画素領域の画素が等しい電圧となる。また、隣接した１画素の入力画像データが異なるとき、スイッチングにより第２ラインが選択され、周辺画素領域の画素が本画素領域の画素より高い電圧になる。電圧調整層は抵抗で構成されている。
【００３３】
隣接の１画素間に異なる電圧が印加される場合は周辺画素と本画素の電圧を異ならせることによりディスクリネーションを低減できる。しかし、隣接の１画素間に印加される電圧が等しい場合にはディスクリネーションが発生しないため周辺画素と本画素の電圧を等しくしないと１画素内でムラが生じる。そのため、ディスクリネーションが発生する場合としない場合で本画素と周辺画素の駆動を変える必要がある。しかしながら、上記の構成によれば、スイッチングだけでディスクリネーションを低減する場合としない場合に切り替えることが可能となる。このため、低コストかつ画素構成の簡易化を実現しながらディスクリネーションの低減を行うことが可能となる。
【００３４】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図８は、実施例における隣接画素が白と黒を表示したときの輝度断面のグラフである。これにより、周辺画素領域の電圧が本画素領域の電圧より高くすることで、横電界の配向異常を補正しディスクリネーションの発生を抑制することができる。
【実施例１】
【００３５】
本発明の液晶変調素子を用いた投影表示装置の実施形態を図１に基づき説明する。図３は投写型表示装置の実施形態を構成する主要な光学系の断面図である。
【００３６】
不図示の外部ビデオ入力信号を液晶変調素子ドライバー３０３が駆動信号（液晶変調素子駆動信号）に変換する。この駆動信号が図中の実線を介して各反射型液晶素子に送信されることによって、レッド用液晶変調素子３Ｒ、グリーン用液晶変調素子３Ｇ、ブルー用液晶変調素子３Ｂをそれぞれ独立制御する。このレッド用液晶変調素子３Ｒ、グリーン用液晶変調素子３Ｇ、ブルー用液晶変調素子３Ｂは、本実施例においては、垂直配向モードの反射型液晶変調素子（ＶＡＮ液晶変調素子）である。
【００３７】
一方、本発明の照明手段３０１（左側は側面図）からの紙面垂直方向に直線偏光偏波した（偏光方向が紙面と垂直となる）照明光を、マゼンタ色（赤と青色光）を反射しグリーン色を透過するダイクロイックミラー３０５で色分離する。次に、マゼンダ色の光路中に配置されたブルークロスカラー偏光子３１１が、ブルー色の偏光にのみ、半波長のリタデーションを与える。そして、このカラー偏光子３１１を通過して、紙面水平方向に直線偏光偏波したブルー色成分と、紙面垂直方向に直線偏光偏波したレッド色成分とが、偏光ビームスプリッタ３１０で偏光分離され、各々の色に対応した液晶変調素子に入射する。ここで、紙面水平方向に直線偏光偏波したブルー色成分は偏光分離膜をＰ偏光波のため透過して、ブルー用液晶変調素子３Ｂに導かれる。また、紙面垂直方向に直線偏光偏波したレッド色成分は偏光分離膜をＳ偏光波のため反射して、レッド用液晶変調素子３Ｒに導かれる。
【００３８】
一方、ダイクロイックミラー３０５によって透過分離されたグリーン色成分は、光路長を補正するためのダミーガラス３０６を通過し、次に、偏光ビームスプリッタ３０７に入射する。ここで、紙面垂直方向に直線偏光偏波したグリーン色成分は偏光分離膜をＳ偏光波のため反射して、グリーン用液晶変調素子３Ｇに導かれるように構成されている。
【００３９】
上記のように、レッド用液晶変調素子３Ｒ、グリーン用液晶変調素子３Ｇ、ブルー用液晶変調素子３Ｇの各々の液晶変調素子は、それぞれ対応した色光によって照明される。
【００４０】
このように各液晶変調素子を照明した色光は、前述の駆動信号によって駆動された各液晶変調素子（の各画素）によって変調された（偏光状態が変更された、リタデーションが付与された）後、液晶変調素子から出射する。ここで、照明光と同じ方向の偏光偏波成分は、照明光路を略引き返す光路を辿って光源ランプ側に戻る。また、照明光の偏波方向に対して直角方向の偏光偏波成分（画像光成分）は、東映光学系３０４に導かれる。赤色光の光路について説明する。レッド用液晶変調素子３Ｒによる変調光は偏光偏波方向が紙面水平方向となり、偏光ビームスプリッタ３１０の偏光分離膜をＰ偏光波のため透過する。次に、レッド色の偏光に半波長のリタデーションを与えるレッドクロスカラー偏光子３１２を通過して、紙面垂直方向に直線偏光偏波したレッド色成分に変換される。最後に、偏光ビームスプリッタ３０８に入射し、紙面垂直方向に直線偏光偏波したレッド色成分は偏光分離膜をＳ偏光波のため反射して、投影光学系３０４の方向に偏向を受ける。青色光、緑色光についても同様である。
【００４１】
ここで、各レッド用液晶変調素子３Ｒ、グリーン用液晶変調素子３Ｇ、ブルー用液晶変調素子３Ｂにおける複数配された画素は各所定画素が相対的に所定精度を有して重なるように調整またはメカ的または電気的に補償されている。次に、合波されたカラー色として変調された光はそのまま投影光学系３０４によってスクリーン３１３に投影される。これによって、各液晶変調素子（レッド用液晶変調素子３Ｒ、グリーン用液晶変調素子３Ｇ、ブルー用液晶変調素子３Ｂ）によって変調された光（各色の画像光）がスクリーン３１３に表示されることとなる。
【００４２】
図３は、液晶表示素子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの断面構造を示している。ここで、１００はガラス基板、１０１は液晶層、１０２ａ、１０２ｂは配向膜、１０３は反射画素電極、１０４ａは絶縁相間膜ａ、１０４ｂは絶縁相間膜ｂ、１０５は吸収膜、１０６は吸収膜と絶縁相関膜、１０７は電極配線層、１０８は液晶分子である。また、図４は、配向膜１０２ａ、１０２ｂと、液晶分子１０８を拡大した図である。ここで、１０２ａは入射側（上側）の配向膜、１０２ｂは反射画素電極１０３側（下側）の配向膜である。また、１０９ａは入射側（上側）の配向膜１０２ａ界面の液晶分子のダイレクタ方向、１０９ｂは反射画素電極１０３側（下側）の配向膜１０２ｂ界面の液晶分子のダイレクタ方向、１１０は配向膜１０２ａと１０２ｂの平面に垂直な方向である。このとき、配向膜１０２ａおよび配向膜１０２ｂの界面のダイレクタ方向１０９ａおよび１０９ｂと、配向膜１０２ａ，１０２ｂに垂直な方向１１０とのなす角度をプレチルト角度と言い、プレチルト角度をθとする。
【００４３】
本実施例において１画素の構成を図５に示す。１０３が各１画素の領域を示す。１画素は面積の最も広い本画素領域と周辺画素領域に分割される。１０３ａは本画素領域の画素、１０３ｂは液晶分子のダイレクタ方向に配置された周辺画素領域の画素である。本画素領域の画素１０３ａと周辺画素領域の画素１０３ｂは同じ層に配列されており、各画素は任意の電圧を印加することが可能である。
【００４４】
また、図６には従来の１画素の構成を示す。１０３は各１画素の領域を示し、従来の１画素は分割されておらずつながっている。
【００４５】
このとき、従来の構成において、隣接する１画素が交互に白と黒を表示する場合の反射率の結果を示す（図７）。液晶分子１０８はメルク社製ＭＬＣ６６０８であり、反射画素電極１０３の形状は７．８μｍ×７．８μｍの正方形であり、０．２０μｍの画素間ギャップが存在する。従って１画素の大きさは８．０μｍ×８．０μｍの正方形である。液晶層１０１のギャップ（高さ）は３．０μであり、液晶分子のプレチルト角度θは７度である。
【００４６】
このとき、白を表示する画素を１０３Ｗ、黒を表示する画素を１０３Ｂｋとし、そのときの画素内の明るさ曲線を２０１にて表す。このグラフは計算上、画素１０３は紙面垂直方向に無限に配置しており紙面面内の明るさの断面を示している。白の画素１０３Ｗの印加電圧は３．２６Ｖであり、黒の画素１０３Ｂｋの印加電圧は０Ｖである。また、ガラス基板１００に面した不図示のＩＴＯ電極の電圧は理想的に０Ｖである。グラフの横軸は１画素の横方向の位置を表し、画素１０３Ｗ、１０３Ｂｋの座標位置に対応しており、縦軸は白表示の明るさ最大を１に規格化している。このとき、白を表示している画素１０３Ｗは位置１４μ近傍で最も輝度が低下し、その前後数μｍも輝度が低下している。この領域は白画素１０３Ｗと黒画素１０３Ｂｋの印加電圧が異なることで発生する横電界に起因した「ディスクリネーション」領域であり、この領域が輝度低下を招き、表示不良の原因となっている。
【００４７】
ここで、本実施例の構成において、隣接する１画素が交互に白と黒を表示する場合の反射率の計算結果を示す（図８）。このとき、白を表示する画素を１０３Ｗ、黒を表示する画素を１０３Ｂｋとし、そのときの画素内の明るさ曲線を２０２にて表す。白の画素１０３Ｗの本画素領域を１０３Ｗａ、周辺画素領域を１０３Ｗｂとし、黒の画素１０３Ｂｋの本画素領域を１０３Ｂｋａ、周辺画素領域を１０３Ｂｋｂとする。このとき周辺画素領域の幅は１．８μｍ、本画素領域の幅は５．８μｍであり各画素間ギャップは０．２μｍである。白の画素１０３Ｗの本画素領域１０３Ｗａの印加電圧を３．５Ｖ、周辺画素領域１０３Ｗｂの印加電圧を５．０Ｖ、黒の画素１０３Ｂｋの本画素領域１０３Ｂｋａと周辺画素領域１０３Ｂｋｂの印加電圧を０Ｖとする。このとき、白を表示している画素１０３Ｗは図７で示した従来において輝度低下した１４μｍ近傍の輝度を向上させ、白画素の明るさを向上させてことが出来る。
【００４８】
これは、従来輝度が低下していた領域により多くの電圧を印加することで、液晶分子の配向のチルト角度を大きくして輝度を向上させている。
【実施例２】
【００４９】
本実施例において、実施例１と共通する構成要素については実施例１と同じ符号を付している。
【００５０】
本実施例において１画素の構成を図９に示す。１０３が各１画素の領域を示す。１画素は本画素領域と周辺画素領域に分割され、１０３ｃは本画素領域の画素、１０３ｄは液晶分子のダイレクタ方向と逆方向に配置された周辺画素領域の画素である。本画素領域の画素１０３ｃと周辺画素領域の画素１０３ｄは同じ層に配列されており、各画素は任意の電圧を印加することが可能である。
【００５１】
また、図６には従来の１画素の構成を示す。１０３は各１画素の領域を示し、従来の１画素は分割されておらずつながっている。
【００５２】
このとき、従来の構成において、隣接する１画素が交互に白と黒を表示する場合の反射率の結果を示す（図７）。液晶分子１０８はメルク社製ＭＬＣ６６０８であり、反射画素電極１０３の形状は７．８μｍ×７．８μｍの正方形であり、０．２０μｍの画素間ギャップが存在する。従って１画素の大きさは８．０μｍ×８．０μｍの正方形である。液晶層１０１のギャップ（高さ）は３．０μであり、液晶分子のプレチルト角度θは７度である。
【００５３】
このとき、白を表示する画素を１０３Ｗ、黒を表示する画素を１０３Ｂｋとし、そのときの画素内の明るさ曲線を２０１にて表す。このグラフは計算上、画素１０３は紙面垂直方向に無限に配置しており紙面面内の明るさの断面を示している。白の画素１０３Ｗの印加電圧は３．２６Ｖであり、黒の画素１０３Ｂｋの印加電圧は０Ｖである。また、ガラス基板１００に面した不図示のＩＴＯ電極の電圧は理想的に０Ｖである。グラフの横軸は１画素の横方向の位置を表し、画素１０３Ｗ、１０３Ｂｋの座標位置に対応しており、縦軸は白表示の明るさ最大を１に規格化している。このとき、白を表示している画素１０３Ｗは位置１４μ近傍で最も輝度が低下し、その前後数μｍも輝度が低下している。この領域は白画素１０３Ｗと黒画素１０３Ｂｋの印加電圧が異なることで発生する横電界に起因した「ディスクリネーション」領域であり、この領域が輝度低下を招き、表示不良の原因となっている。
【００５４】
ここで、本実施例の構成において、隣接する１画素が交互に白と黒を表示する場合の反射率の計算結果を示す（図１０）。このとき、白を表示する画素を１０３Ｗ、黒を表示する画素を１０３Ｂｋとし、そのときの画素内の明るさ曲線を２０３にて表す。白の画素１０３Ｗの本画素領域を１０３Ｗｃ、周辺画素領域を１０３Ｗｄとし、黒の画素１０３Ｂｋの本画素領域を１０３Ｂｋｃ、周辺画素領域を１０３Ｂｋｄとする。このとき周辺画素領域の幅は１．８μｍ、本画素領域の幅は５．８μｍであり各画素間ギャップは０．２μｍである。白の画素１０３Ｗの本画素領域１０３Ｗｃの印加電圧を３．２６Ｖ、周辺画素領域１０３Ｗｄの印加電圧を３．７Ｖ、黒の画素１０３Ｂｋの本画素領域１０３Ｂｋｃの印加電圧を０Ｖ、周辺画素領域１０３Ｂｋｄの印加電圧を５．２Ｖとする。このとき、白を表示している画素１０３Ｗは従来で輝度が低下した１４μｍ近傍での輝度を向上させ、白画素の明るさを向上させてことが出来る。
【００５５】
これは、従来輝度が低下していた領域により多くの電圧を印加することで、液晶分子の配向のチルト角度を大きくして輝度を向上させている。
【実施例３】
【００５６】
本実施例において、実施例１と共通する構成要素については実施例１と同じ符号を付している。
【００５７】
本実施例において１画素の構成を図１１に示す。１０３が各１画素の領域を示す。１画素は本画素領域と周辺画素領域に分割され、１０３ｅは本画素領域の画素、１０３ｆは液晶分子のダイレクタ方向に配置された周辺画素領域の画素である。本画素領域の画素１０３ｅと周辺画素領域の画素１０３ｆは異なる層に配列されており、周辺画素領域の画素１０３ｆの層は本画素領域の画素１０３ｅの層より下層に配置され、各画素は任意の電圧を印加することが可能である。
【００５８】
また、図６には従来の１画素の構成を示す。１０３は各１画素の領域を示し、従来の１画素は分割されておらずつながっている。
【００５９】
このとき、従来の構成において、隣接する１画素が交互に白と黒を表示する場合の反射率の結果を示す（図７）。液晶分子１０８はメルク社製ＭＬＣ６６０８であり、反射画素電極１０３の形状は７．８μｍ×７．８μｍの正方形であり、０．２０μｍの画素間ギャップが存在する。従って１画素の大きさは８．０μｍ×８．０μｍの正方形である。液晶層１０１のギャップ（高さ）は３．０μであり、液晶分子のプレチルト角度θは７度である。
【００６０】
このとき、白を表示する画素を１０３Ｗ、黒を表示する画素を１０３Ｂｋとし、そのときの画素内の明るさ曲線を２０１にて表す。このグラフは計算上、画素１０３は紙面垂直方向に無限に配置しており紙面面内の明るさの断面を示している。白の画素１０３Ｗの印加電圧は３．２６Ｖであり、黒の画素１０３Ｂｋの印加電圧は０Ｖである。また、ガラス基板１００に面した不図示のＩＴＯ電極の電圧は理想的に０Ｖである。グラフの横軸は１画素の横方向の位置を表し、画素１０３Ｗ、１０３Ｂｋの座標位置に対応しており、縦軸は白表示の明るさ最大を１に規格化している。このとき、白を表示している画素１０３Ｗは位置１４μ近傍で最も輝度が低下し、その前後数μｍも輝度が低下している。この領域は白画素１０３Ｗと黒画素１０３Ｂｋの印加電圧が異なることで発生する横電界に起因した「ディスクリネーション」領域であり、この領域が輝度低下を招き、表示不良の原因となっている。
【００６１】
ここで、本実施例の構成において、隣接する１画素が交互に白と黒を表示する場合の反射率の計算結果を示す（図１２）。このとき、白を表示する画素を１０３Ｗ、黒を表示する画素を１０３Ｂｋとし、そのときの画素内の明るさ曲線を２０４にて表す。白の画素１０３Ｗの本画素領域を１０３Ｗｅ、周辺画素領域を１０３Ｗｆとし、黒の画素１０３Ｂｋの本画素領域を１０３Ｂｋｅ、周辺画素領域を１０３Ｂｋｆとする。このとき周辺画素領域の幅は３．０μｍ、本画素領域の幅は５．８μｍである。これは、周辺画素領域の形状は、反射画素電極を入射方向からみたときに隣接する本画素領域の隙間全てが周辺画素領域で満たされる大きさもしくはそれ以上の大きさとなっている。白の画素１０３Ｗの本画素領域１０３Ｗｅの印加電圧を３．５Ｖ、周辺画素領域１０３Ｗｆの印加電圧を５．１Ｖ、黒の画素１０３Ｂｋの本画素領域１０３Ｂｋｅと周辺画素領域１０３Ｂｋｆの印加電圧を０Ｖとする。このとき、白を表示している画素１０３Ｗは従来で輝度が低下した１４μｍ近傍での輝度を向上させ、白画素の明るさを向上させてことが出来る。
【００６２】
これは、従来輝度が低下していた領域により多くの電圧を印加することで、液晶分子の配向のチルト角度を大きくして輝度を向上させている。
【実施例４】
【００６３】
本実施例において、実施例１と共通する構成要素については実施例１と同じ符号を付している。
【００６４】
本実施例において図５および図８に示した、白の画素１０３Ｗの本画素領域１０３Ｗａおよび、周辺画素領域１０３Ｗｂと、黒の画素１０３Ｂｋの本画素領域１０３Ｂｋａおよび、周辺画素領域１０３Ｂｋｂの配線構造を図１２に示す。
【００６５】
周辺画素領域１０３Ｗｂおよび１０３Ｂｋｂは、本画素領域１０３Ｗａおよび１０３Ｂｋａと、スイッチングＳＷと抵抗を介して電気的に接続されている。このとき、配線層１０７からの画素への電圧供給は周辺画素領域１０３Ｗｂおよび１０３Ｂｋｂに行われる。また、１０３ｎｖｄは抵抗を介さず、本画素領域１０３Ｗａと周辺画素領域１０３Ｗｂおよび、本画素領域１０３Ｂｋａと周辺画素領域１０３Ｂｋｂが同電位になる配線ラインである。一方、１０３ｖｄは抵抗を介し、周辺画素領域１０３Ｗｂが本画素領域１０３Ｗａより電圧が高くなる配線ラインである。このとき、抵抗１０３Ｈと１０３Ｌは直列に接続され、抵抗１０３Ｈはグランドに接続され、抵抗１０３Ｈと抵抗１０３Ｌ間と本画素領域１０３ａとが接続されている。また、抵抗１０３Ｈと抵抗１０４Ｌの抵抗値の比率は７：３である。周辺画素領域１０３Ｗｂに５Ｖの電圧が供給され、スイッチングＳＷが配線ライン１０３ｖｄに接続された場合、抵抗１０３Ｈと抵抗１０４Ｌにより、本画素領域１０３Ｗａには３．５Ｖの電圧が供給されることになる。また、黒の画素１０３Ｂｋには電圧０Ｖが供給されるため、スイッチングＳＷがどちらの場合も本画素領域１０３Ｂｋａと周辺画素領域１０３Ｂｋｂは０Ｖとなる。
【００６６】
また、本実施例では、隣接画素が互いに異なる入力階調である場合、例えば白表示と黒表示の画素が隣接している場合には、スイッチングＳＷは抵抗を介した１０３ｖｄに接続される。また、隣接階調が同じ場合、例えば白表示と白表示の画素が隣接していた場合は、スイッチングＳＷは抵抗を介さない１０３ｎｖｄに接続され、本画素領域１０３Ｗｂおよび周辺画素領域１０３Ｗａいずれも５．０Ｖの電圧が供給されることになる。
【００６７】
本実施例の構成における効果は、実施例１で示した図８の明るさ曲線となる。このとき、白を表示する画素を１０３Ｗ、黒を表示する画素を１０３Ｂｋとし、そのときの画素内の明るさ曲線を２０２にて表す。白の画素１０３Ｗの本画素領域を１０３Ｗａ、周辺画素領域を１０３Ｗｂとし、黒の画素１０３Ｂｋの本画素領域を１０３Ｂｋａ、周辺画素領域を１０３Ｂｋｂとする。白の画素１０３Ｗの本画素領域１０３Ｗａの印加電圧を３．５Ｖ、周辺画素領域１０３Ｗｂの印加電圧を５．０Ｖ、黒の画素１０３Ｂｋの本画素領域１０３Ｂｋａと周辺画素領域１０３Ｂｋｂの印加電圧を０Ｖとする。このとき、白を表示している画素１０３Ｗは従来で輝度が低下した１４μｍ近傍での輝度を向上させ、白画素の明るさを向上させてことが出来る。
【００６８】
これは、従来輝度が低下していた領域により多くの電圧を印加することで、液晶分子の配向のチルト角度を大きくして輝度を向上させている。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、液晶表示ユニット、或いはそれを用いた液晶表示装置（画像表示装置）に関するものである。
【００７０】
特に、画像パターンを液晶表示素子によって偏光状態による変調画像を生成し、偏光状態を選択する偏光選択手段により強度変調画像に変換して可視画像生成する表示装置に関するものである。例えば、液晶プロジェクタ、液晶テレビの他、携帯電話、ノートパソコン、デジタルスチルカメラカーナビゲーション装置等の機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示装置として、上述した電気光学装置が適用可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７１】
１００  ガラス基板
１０１  液晶層
１０２  配向膜
１０３  反射画素電極
１０４ａ  絶縁相間膜ａ
１０４ｂ  絶縁相間膜ｂ
１０５  吸収膜
１０６  吸収膜と絶縁相関膜
１０７  電極配線層
１０８  液晶分子
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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