(57)【要約】【課題】被投射面に投射される画像の明るさと色味を十分に確保することが可能な反射型液晶変調素および投射型表示装置を提供すること【解決手段】ガラス基板１１８、透明電極、液晶配向膜１１７、シリコン基板１１３、反射画素電極１０１、配向膜１０６、液晶層１０７、反射膜２０１、遮光膜１０９、層間絶縁膜２０２、２０３を有し、層間絶縁膜２０２と反射膜からなる膜の反射率が６０％以上であり、層間絶縁膜２０２の屈折率をｎ、膜厚をｄとすると、ｄ／ｎ（ｎｍ）が所定の条件式を満足する反射型液晶変調素子を提供する。【選択図】図５
2015031872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、
前記第１の基板に設けられた第１の対向電極と、
前記第１の対向電極に設けられた第１の配向膜と、
第２の基板と、
前記第２の基板に設けられた第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の配向膜と第２の配向膜との間に挟まれた液晶層と、
前記第２の対向電極と前記第２の基板の間に設けられた反射膜と、
前記反射膜と前記第２の基板の間に設けられた遮光膜と、
前記第２の対向電極と前記反射膜の間に設けられた第１の層間絶縁膜と、
前記反射膜と前記遮光膜の間に設けられた第２の層間絶縁膜と、
を有し、
前記第２の対向電極は縦横に配列された反射画素電極であり、前記反射画素電極の間に光が透過する画素間溝が配置され、
前記第１の層間絶縁膜と前記反射膜からなる膜の反射率が６０％以上であり、
前記第１の層間絶縁膜の屈折率をｎ、膜厚をｄとすると、ｄ／ｎ（ｎｍ）が、
５６０×１０−９≦ｄ／ｎ≦６２０×１０−９ 
７００×１０−９≦ｄ／ｎ≦７４０×１０−９ 
９９０×１０−９≦ｄ／ｎ≦１０３０×１０−９ 
１０９５×１０−９≦ｄ／ｎ≦１１６５×１０−９ 
のいずれかの条件を満足することを特徴とする反射型液晶変調素子。
【請求項２】
第１の基板と、
前記第１の基板に設けられた第１の対向電極と、
前記第１の対向電極に設けられた第１の配向膜と、
第２の基板と、
前記第２の基板に設けられた第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の配向膜と第２の配向膜との間に挟まれた液晶層と、
前記第２の対向電極と前記第２の基板の間に設けられた反射膜と、
前記反射膜と前記第２の基板の間に設けられた遮光膜と、
前記第２の対向電極と前記反射膜の間に設けられた第１の層間絶縁膜と、
前記反射膜と前記遮光膜の間に設けられた第２の層間絶縁膜と、
を有し、
前記第２の対向電極は縦横に配列された反射画素電極であり、前記反射画素電極の間に光が透過する画素間溝が配置され、
前記第１の層間絶縁膜と前記反射膜からなる膜の反射率が６０％以上であり、
入射光が青色帯域の場合、前記第１の層間絶縁膜の屈折率をｎ、膜厚をｄとすると、ｄ／ｎ（ｎｍ）が、
３４×１０−９≦ｄ／ｎ≦７６×１０−９  
１４３×１０−９≦ｄ／ｎ≦１８５×１０−９  
２５３×１０−９≦ｄ／ｎ≦２９５×１０−９  
３４３×１０−９≦ｄ／ｎ≦４１１×１０−９  
４４５×１０−９≦ｄ／ｎ≦５１３×１０−９  
５５５×１０−９≦ｄ／ｎ≦６２３×１０−９  
６５７×１０−９≦ｄ／ｎ≦７２５×１０−９  
７６８×１０−９≦ｄ／ｎ≦８３６×１０−９  
７９１×１０−９≦ｄ／ｎ≦８５９×１０−９  
９７１×１０−９≦ｄ／ｎ≦１０３９×１０−９  
のいずれかの条件を満足し、
入射光が緑色帯域の場合、ｄ／ｎ（ｎｍ）が、
５４×１０−９≦ｄ／ｎ≦９６×１０−９  
１８４×１０−９≦ｄ／ｎ≦２２６×１０−９  
３０２×１０−９≦ｄ／ｎ≦３７０×１０−９  
４３２×１０−９≦ｄ／ｎ≦５００×１０−９  
５５５×１０−９≦ｄ／ｎ≦６２３×１０−９  
７０９×１０−９≦ｄ／ｎ≦７５１×１０−９  
８３０×１０−９≦ｄ／ｎ≦８９８×１０−９  
９５６×１０−９≦ｄ／ｎ≦１０２４×１０−９  
１１０６×１０−９≦ｄ／ｎ≦１１７４×１０−９
のいずれかの条件を満足し、
入射光が赤色帯域の場合、ｄ／ｎ（ｎｍ）が、
７４×１０−９≦ｄ／ｎ≦１１６×１０−９  
２３２×１０−９≦ｄ／ｎ≦２７４×１０−９  
３７７×１０−９≦ｄ／ｎ≦４４５×１０−９  
５２１×１０−９≦ｄ／ｎ≦５８９×１０−９  
７０４×１０−９≦ｄ／ｎ≦７４６×１０−９  
８２６×１０−９≦ｄ／ｎ≦８９４×１０−９  
９６４×１０−９≦ｄ／ｎ≦１０３２×１０−９    
のいずれかの条件を満足することを特徴とする反射型液晶変調素子。
【請求項３】
前記反射画素電極はＡｌからなり、前記層間絶縁膜はＳｉＯ２からなり、前記反射膜はＡｌもしくはＡｇからなる膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の反射型液晶変調素子。
【請求項４】
前記遮光膜はＴｉＮおよびＴｉからなる吸収性の遮光膜であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の反射型液晶変調素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の反射型液晶変調素子を有することを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルなどの反射型液晶変調素子と、それによって光変調を行う液晶プロジェクタなどの投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
反射型の液晶パネルでは、入射光は回折して干渉し、１画素の幅が小さくなると回折・干渉光の強度は強くなる。回折・干渉光が多くなると表示に利用される光量が低下し、明るさ（反射率）が低下してしまう。そこで、反射画素電極を平坦化して反射する散乱光を抑制して反射率（明るさ）を向上する方法や（特許文献１）、画素電極上に２種類の多層膜を設けることにより増反射の効果から反射率（明るさ）を向上する方法（特許文献２）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第０２８６４４６４号公報
【特許文献２】特開平１１−３４４７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術は、近年の反射型液晶変調素子の反射率を向上するには不十分であった。これは、画素の開口率を高めるために画素間の溝幅が入射光の波長オーダーまで細くなってきているが、この画素間溝の干渉が影響しているためである。また、所定の色味を確保することも重要である。
【０００５】
本発明は、被投射面に投射される画像の明るさと色味を十分に確保することが可能な反射型液晶変調素および投射型表示装置を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の投射型表示装置は、第１の基板と、前記第１の基板に設けられた第１の対向電極と、前記第１の対向電極に設けられた第１の配向膜と、第２の基板と、前記第２の基板に設けられた第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の配向膜と第２の配向膜との間に挟まれた液晶層と、前記第２の対向電極と前記第２の基板の間に設けられた反射膜と、前記反射膜と前記第２の基板の間に設けられた遮光膜と、前記第２の対向電極と前記反射膜の間に設けられた第１の層間絶縁膜と、前記反射膜と前記遮光膜の間に設けられた第２の層間絶縁膜と、を有し、前記第２の対向電極は縦横に配列された反射画素電極であり、前記反射画素電極の間に光が透過する画素間溝が配置され、前記第１の層間絶縁膜と前記反射膜からなる膜の反射率が６０％以上であり、前記第１の層間絶縁膜の屈折率をｎ、膜厚をｄとすると、ｄ／ｎ（ｎｍ）が、
５６０×１０−９≦ｄ／ｎ≦６２０×１０−９ 
７００×１０−９≦ｄ／ｎ≦７４０×１０−９ 
９９０×１０−９≦ｄ／ｎ≦１０３０×１０−９ 
１０９５×１０−９≦ｄ／ｎ≦１１６５×１０−９ 
のいずれかの条件を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被投射面に投射される画像の明るさと色味を十分に確保することが可能な反射型液晶変調素および投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来の反射型液晶変調素子の平面図と断面図である。
【図２】図１の構造における絶縁層間膜の厚みに対する反射率を示すグラフである。
【図３】各色の液晶変調素子の反射率が変わったときの白表示のスペクトルを示すグラフである。
【図４】各色の液晶変調素子の反射率が変わったときの各スペクトルのｘｙ色度座標を示す図と、液晶表示装置の各色の液晶変調素子の反射率が変わったときの各スペクトルの明るさを示す図である。
【図５】本実施形態の反射型液晶変調素子の平面図と断面図である。
【図６】図５の構造における絶縁層間膜の厚みに対する反射率を示すグラフである。
【図７】図２と図６を比較した結果を示す図である。
【図８】本実施形態の投射型表示装置の光路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１（ａ）は従来の反射型液晶変調素子の平面図、図１（ｂ）はその断面図である。１０１は反射画素電極、１０２は画素間溝、１０３は画素ピッチ、１０４は画素間溝幅である。１０５は反射画素電極１０１の保護膜、１０６は配向膜、１０７は液晶層、１０８は層間絶縁膜、１０９は遮光膜、１１０は層間絶縁膜、１１１は配線層、１１２は層間絶縁膜、１１３はトランジスタ回路が形成されたシリコン基板である。１１６は層間絶縁膜１０８の膜厚である。液晶層１０７の上には、不図示の液晶配向膜、透明電極、ガラス基板が更に設けられている。従来技術は反射画素電極１０１もしくは保護膜１０５に関する提案であり、反射画素電極１０１の下層に関する提案はなされていない。
【００１０】
液晶変調素子に入射する光は、反射画素電極１０１を反射する反射光１１４と、画素間溝１０２を透過して遮光膜１０９で反射して再度、画素間溝１０２を透過する反射光１１５と、をもたらす。波長オーダーの画素間溝１０２の構造を透過する反射光１１５と画素表面の反射光１１４が干渉すると被投射面に投射される画像の明るさが低減する。この問題を解決する上で、本発明者は層間絶縁膜１０８の膜厚１１６が重要であることを発見した。
【００１１】
図２は、図１に示す反射型液晶変調素子における、ＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ−ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｔｉｍｅ−ｄｏｍａｉｎ ｍｅｔｈｏｄ）法等を用いた電磁場解析による反射率の計算結果を示すグラフである。横軸は各液晶変調素子の層間絶縁膜１０８の膜厚１１６を層間絶縁膜１０８の屈折率ｎにて除算したもの（ｄ／ｎ）であり、膜厚１１６を変化させて反射率を算出している。縦軸は反射率であり、レッド用（Ｒ）液晶変調素子、グリーン用（Ｇ）液晶変調素子、ブルー用（Ｂ）液晶変調素子にそれぞれ垂直入射した色帯域の光を１００％としたとき、遠隔地点（ｆａｒ−ｆｉｅｌｄ）において、垂直方向に反射する光強度比率を反射率とする。
【００１２】
反射画素電極１０１をＡｌ、保護膜１０５をＳｉＯ２、配向膜１０６をＳｉＯｘ、液晶層１０７を常光屈折率１．４７のネガ型液晶、層間絶縁膜１０８を屈折率ｎが１．４６のＳｉＯ２、遮光膜１０９をＴｉＮとＴｉの２層構造の吸収膜とする。また、画素ピッチ１０３を８μｍ、画素間溝幅１０４を０．３５μｍとする。
【００１３】
図３（ａ）〜（ｃ）は、Ｒ、Ｇ，Ｂ液晶変調素子の反射率が各々変わったときの白表示のスペクトルを示す。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は明るさである。図３（ａ）は、Ｒ、Ｇ，Ｂ液晶変調素子の反射率が、それぞれ７０％、７０％、７０％の場合のスペクトル分布（ＰＡＴ１）を示している。図３（ｂ）は、Ｒ、Ｇ，Ｂ液晶変調素子の反射率が、それぞれ６５％、７５％、７０％の場合のスペクトル分布（ＰＡＴ２）を示している。図３（ｃ）は、Ｒ、Ｇ，Ｂ液晶変調素子の反射率が、それぞれ７５％、６５％、７０％の場合のスペクトル分布（ＰＡＴ３）を示している。
【００１４】
このときの各スペクトルのｘｙ色度座標を図４（ａ）に、各スペクトルの明るさ比較についてＰＡＴ１を１００％として図４（ｂ）に示す。図４（ａ）の横軸はｘ色度、縦軸はｙ色度である。図４（ｂ）の横軸はＰＡＴ１〜３を示し、縦軸は明るさ（％）である。
【００１５】
図４（ｂ）からＧの反射率が高いＰＡＴ２が最も明るいが、図４（ａ）からｙ値が高くなる。ｘｙ色度座標ではｙ値が低い方が白の色味が好まれるため、ＰＡＴ２は好ましくない。また、図４（ａ）において、ｙ値が最も小さいＰＡＴ３は白の色味としては好まれるが、図４（ｂ）から明るさが暗く好ましくない。
【００１６】
このため、白の色味が良好でかつ明るいＰＡＴ１が最良の組み合わせとなる。また、Ｒは白の色味ｙ値に依存しないため、重要性は他の色帯域より低い。換言すれば、投射型表示装置に搭載する反射型液晶変調素子の反射率の、明るさと色味からみた最良の組み合わせは、Ｇ液晶変調素子の反射率とＢ液晶変調素子の反射率が一致し、かつ、反射率が高い条件である。
【００１７】
図２により、各液晶変調素子の層間絶縁膜１０８の膜厚１１６に対する反射率曲線は、層間絶縁膜１０８の膜厚１１６が薄くなるほど、反射率のピークとボトムの振幅が大きくなる傾向を示す。このため、反射光１０４と１０５が互いに干渉して強めあう条件の層間絶縁膜１０８の膜厚１１６と弱め合う条件の膜厚１１６が存在することが分かる。液晶表示装置の明るさを向上させるためには、図２の反射率が高くなる領域である層間絶縁膜１０８の膜厚１１６が薄い領域が好ましく、かつ、色味のバランスもとれた、６１×１０−９近傍が好ましい。
【００１８】
図５（ａ）は、本実施形態の反射型液晶変調素子の平面図であり、図５（ｂ）は本実施形態の反射型液晶変調素子の断面図である。
【００１９】
１０１は反射画素電極（第２の対向電極）、１０２は画素間溝、１０３は画素ピッチ、１０４は画素間溝幅である。反射画素電極は縦横に等間隔で配列され、その間には、光が透過する画素間溝１０２が配置されている。
【００２０】
１０５は反射画素電極１０１の保護膜、１０６は配向膜（第２の配向膜）、１０７は液晶層、１０９は吸収性の遮光膜、１１０は層間絶縁膜、１１１は配線層、１１２は層間絶縁膜、１１３はトランジスタ回路が形成されたシリコン基板（第２の基板）である。保護膜１０５と配向膜１０６は反射画素電極１０１に設けられる。２０１は反射膜、２０２および２０３は層間絶縁膜、２０４は層間絶縁膜２０２の厚み、１１７は液晶配向膜（第１の配向膜）、１１８はガラス基板（第１の基板）である。液晶配向膜１１７とガラス基板１１８の間には、ガラス基板１１８に形成された透明なＩＴＯ電極（第１の対向電極）が設けられている。液晶配向膜１１７は透明な電極に設けられる。液晶層１０７は配向膜１０６と液晶配向膜１１７の間に挟まれている。反射画素電極１０１とシリコン基板１１３の間には反射膜２０１が設けられる。反射膜２０１とシリコン基板１１３の間には遮光膜１０９が設けられる。反射画素電極１０１と反射膜２０１の間には層間絶縁膜（第１の層間絶縁膜）２０２が設けられ、反射膜２０１と遮光膜１０９の間には層間絶縁膜（第２の層間絶縁膜）２０３が設けられている。層間絶縁膜２０２と反射膜２０１からなる膜の反射率は６０％以上（１００％未満）である。
【００２１】
図１（ｂ）では、反射画素電極１０１の下に層間絶縁膜１０８と遮光膜１０９が設けられているのに対して、図５（ｂ）では、反射画素電極１０１の下に層間絶縁膜２０２、反射膜２０１、層間絶縁膜２０３、遮光膜１０９がこの順番で設けられている。
【００２２】
図６は、本実施形態におけるＦＤＴＤ法等を用いた電磁場解析による反射率の計算結果を示すグラフである。図６の計算においては図５の構成を適用した。ここで、反射画素電極１０１（の主成分）をＡｌ、保護膜１０５（の主成分）をＳｉＯ２、配向膜１０６をＳｉＯｘ、液晶層１０７を常光屈折率１．４７のネガ型液晶とした。また、反射膜２０１（の主成分）をＡｌ、層間絶縁膜２０２および２０３を屈折率ｎが１．４６のＳｉＯ２、遮光膜１０９をＴｉＮとＴｉの２層構造の吸収膜、画素ピッチ１０３を８μｍ、画素間溝幅１０４を０．３５μｍとした。但し、反射膜２０１（の主成分）はＡｇであってもよい。
【００２３】
図６において、縦軸は反射率であり、Ｒ液晶変調素子、Ｇ液晶変調素子、Ｂ液晶変調素子にそれぞれ垂直入射した色帯域の光を１００％としたとき、遠隔地点において、垂直方向に反射する光強度比率を反射率とする。横軸は、各液晶変調素子の層間絶縁膜２０２の膜厚２０４を層間絶縁膜２０２の屈折率ｎにて除算したもので、膜厚２０４を変化させて反射率を算出している。
【００２４】
また、図２と図６を比較した図を、Ｒ液晶変調素子、Ｇ液晶変調素子、Ｂ液晶変調素子に関して図７（ａ）〜（ｃ）に示す。横軸はｄ／ｎ、縦軸は反射率である。
【００２５】
本実施形態の反射率は、従来の構造に対してピークがより大きく、ボトムがより小さく、かつ、ピークとボトムの周期性は変わらない干渉性の大きい反射率曲線となる。これは、本実施形態における反射画素電極１０１の反射光１１４と反射膜２０１の反射光１１５とが干渉する効果が、従来の構造における反射画素電極１０１の反射光１１４と遮光膜１０９の反射光１１５とが干渉する効果よりも大きいためであると考えられる。反射率曲線のピークｔｏボトム（干渉性）を大きくするためには反射画素電極１０１の反射光１１５と干渉する反射光１１４を強く（大きく）することが有効であることが分かる。
【００２６】
本実施形態は、反射率の高い反射膜２０１を配置し、かつ、反射率の高い層間絶縁膜２０２の膜厚２０４を制限して、明るさを確保している。
【００２７】
また、色味のバランスも考慮する必要がある。理想的には、各Ｒ、Ｇ，Ｂ液晶変調素子の反射率が等しく、図３（ａ）がそのスペクトルを示し、液晶表示装置の白の色度座標は、図４（ａ）に示すように、ｘ＝０．３１０、ｙ＝０．３７５である。
【００２８】
反射率が高くかつ色味が良好な組み合わせの条件として、Ｇ液晶変調素子の反射率とＢ液晶変調素子の反射率が一致し、かつ、反射率が高い条件の組み合わせを選定し、Ｒ、Ｇ、Ｂ液晶変調素子の反射率から各白の色度計算を行った結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
2015031872.tif 000003
【００３０】
表１において、ｄ／ｎの列の「ｄｅｆａｕｌｔ」は図３（ａ）のスペクトルの場合で各Ｒ，Ｇ，Ｂ液晶変調素子の反射率がいずれも等しい場合であり、その下の数値は図６の横軸の各ポイントを示す。更に、各ポイントでのレッド反射率、グリーン反射率、ブルー反射率を示し、それらの組み合わせでの白の色度座標（ｘ、ｙ）を示す。更に、ｄｅｆａｕｌｔの色度座標を基準としたときの各色度の差分をΔｘ、Δｙにて表記している。
【００３１】
白の色味の選定基準として、ｄｅｆａｕｌｔのうち、丸印で示す色度座標の差分ΔｘおよびΔｙが０．００５以内の組み合わせが良好である。表１より、ｄ／ｎを各々、５９０×１０−９、７２０×１０−９、８９５×１０−９、１０１０×１０−９、１１３０×１０−９の近傍に設定することで、カラーバランス（色味）が良好で高反射率を得ることが可能となる。なお、ｄ／ｎの単位は（ｎｍ）である。
【００３２】
「近傍」は以下の条件式のいずれかを満足すれば足りる。
【００３３】
５６０×１０−９≦ｄ／ｎ≦６２０×１０−９        ・・・（１）
７００×１０−９≦ｄ／ｎ≦７４０×１０−９        ・・・（２）
９９０×１０−９≦ｄ／ｎ≦１０３０×１０−９      ・・・（３）
１０９５×１０−９≦ｄ／ｎ≦１１６５×１０−９    ・・・（４）
また、以下の条件式のいずれかを満足してもよい。
【００３４】
５８０×１０−９≦ｄ／ｎ≦６１０×１０−９        ・・・（１’）
７１０×１０−９≦ｄ／ｎ≦７３０×１０−９        ・・・（２’）
１０００×１０−９≦ｄ／ｎ≦１０２０×１０−９      ・・・（３’）
１１１０×１０−９≦ｄ／ｎ≦１１４０×１０−９    ・・・（４’）
従来の構造では、層間絶縁膜の厚みが薄い領域（６１×１０−９近傍）にて高反射率かつ白の色味が良好であった。これに対して、本実施形態では、層間絶縁膜の厚みが厚い領域（５９０×１０−９近傍以上）においても高反射率かつ白の色味が良好な領域を得ることができる。
【００３５】
図６を見ると、ＲＧＢの各色についてピークとボトムの値がずれているので、ｄ／ｎを入射光の各色ごとに設定してもよい。
【００３６】
例えば、入射光が青色帯域（４５０ｎｍ近傍）の場合、ｄ／ｎ（ｎｍ）が、以下のいずれかの条件を満足するように設定される。
【００３７】
３４×１０−９≦ｄ／ｎ≦７６×１０−９            ・・・（５）
１４３×１０−９≦ｄ／ｎ≦１８５×１０−９        ・・・（６）
２５３×１０−９≦ｄ／ｎ≦２９５×１０−９        ・・・（７）
３４３×１０−９≦ｄ／ｎ≦４１１×１０−９        ・・・（８）
４４５×１０−９≦ｄ／ｎ≦５１３×１０−９        ・・・（９）
５５５×１０−９≦ｄ／ｎ≦６２３×１０−９        ・・・（１０）
６５７×１０−９≦ｄ／ｎ≦７２５×１０−９        ・・・（１１）
７６８×１０−９≦ｄ／ｎ≦８３６×１０−９        ・・・（１２）
７９１×１０−９≦ｄ／ｎ≦８５９×１０−９        ・・・（１３）
９７１×１０−９≦ｄ／ｎ≦１０３９×１０−９      ・・・（１４）
あるいは、入射光が青色帯域の場合、ｄ／ｎ（ｎｍ）が、以下のいずれかの条件を満足するように設定されてもよい。
【００３８】
４０×１０−９≦ｄ／ｎ≦６０×１０−９            ・・・（５’）
１５５×１０−９≦ｄ／ｎ≦１７５×１０−９        ・・・（６’）
２６０×１０−９≦ｄ／ｎ≦２８５×１０−９        ・・・（７’）
３６５×１０−９≦ｄ／ｎ≦３９０×１０−９        ・・・（８’）
４６０×１０−９≦ｄ／ｎ≦４９０×１０−９        ・・・（９’）
５７０×１０−９≦ｄ／ｎ≦５９５×１０−９        ・・・（１０’）
６７０×１０−９≦ｄ／ｎ≦６９０×１０−９        ・・・（１１’）
７８０×１０−９≦ｄ／ｎ≦８１０×１０−９        ・・・（１２’）
８１０×１０−９≦ｄ／ｎ≦８３０×１０−９        ・・・（１３’）
９９０×１０−９≦ｄ／ｎ≦１０１０×１０−９      ・・・（１４’）
また、入射光が緑色帯域（５３０ｎｍ近傍）の場合、ｄ／ｎ（ｎｍ）が、以下のいずれかの条件を満足するように設定される。
【００３９】
５４×１０−９≦ｄ／ｎ≦９６×１０−９            ・・・（１５）
１８４×１０−９≦ｄ／ｎ≦２２６×１０−９        ・・・（１６）
３０２×１０−９≦ｄ／ｎ≦３７０×１０−９        ・・・（１７）
４３２×１０−９≦ｄ／ｎ≦５００×１０−９        ・・・（１８）
５５５×１０−９≦ｄ／ｎ≦６２３×１０−９        ・・・（１９）
７０９×１０−９≦ｄ／ｎ≦７５１×１０−９        ・・・（２０）
８３０×１０−９≦ｄ／ｎ≦８９８×１０−９        ・・・（２１）
９５６×１０−９≦ｄ／ｎ≦１０２４×１０−９      ・・・（２２）
１１０６×１０−９≦ｄ／ｎ≦１１７４×１０−９    ・・・（２３）
あるいは、入射光が緑色帯域の場合、ｄ／ｎ（ｎｍ）が、以下のいずれかの条件を満足するように設定されてもよい。
【００４０】
６５×１０−９≦ｄ／ｎ≦８５×１０−９            ・・・（１５’）
１９５×１０−９≦ｄ／ｎ≦２１５×１０−９        ・・・（１６’）
３１５×１０−９≦ｄ／ｎ≦３５５×１０−９        ・・・（１７’）
４５０×１０−９≦ｄ／ｎ≦４８５×１０−９        ・・・（１８’）
５７０×１０−９≦ｄ／ｎ≦６０５×１０−９        ・・・（１９’）
７２０×１０−９≦ｄ／ｎ≦７４０×１０−９        ・・・（２０’）
８４５×１０−９≦ｄ／ｎ≦８８０×１０−９        ・・・（２１’）
９７５×１０−９≦ｄ／ｎ≦１０００×１０−９      ・・・（２２’）
１１２０×１０−９≦ｄ／ｎ≦１１６０×１０−９    ・・・（２３’）
また、入射光が赤色帯域（６４０ｎｍ近傍）の場合、ｄ／ｎ（ｎｍ）が、以下のいずれかの条件を満足するように設定される。
【００４１】
７４×１０−９≦ｄ／ｎ≦１１６×１０−９          ・・・（２４）
２３２×１０−９≦ｄ／ｎ≦２７４×１０−９        ・・・（２５）
３７７×１０−９≦ｄ／ｎ≦４４５×１０−９        ・・・（２６）
５２１×１０−９≦ｄ／ｎ≦５８９×１０−９        ・・・（２７）
７０４×１０−９≦ｄ／ｎ≦７４６×１０−９        ・・・（２８）
８２６×１０−９≦ｄ／ｎ≦８９４×１０−９        ・・・（２９）
９６４×１０−９≦ｄ／ｎ≦１０３２×１０−９      ・・・（３０）
あるいは、入射光が赤色帯域の場合、ｄ／ｎ（ｎｍ）が、以下のいずれかの条件を満足するように設定されてもよい。
【００４２】
８０×１０−９≦ｄ／ｎ≦１００×１０−９          ・・・（２４’）
２５０×１０−９≦ｄ／ｎ≦２６０×１０−９        ・・・（２５’）
３９０×１０−９≦ｄ／ｎ≦４３０×１０−９        ・・・（２６’）
５４０×１０−９≦ｄ／ｎ≦５７０×１０−９        ・・・（２７’）
７１５×１０−９≦ｄ／ｎ≦７３５×１０−９        ・・・（２８’）
８４５×１０−９≦ｄ／ｎ≦８７５×１０−９        ・・・（２９’）
９８０×１０−９≦ｄ／ｎ≦１０１５×１０−９      ・・・（３０’）
図８は投写型表示装置の断面図である。不図示の外部ビデオ入力信号を液晶変調素子駆動信号に変換する液晶変調素子ドライバ３０３からの駆動信号を反射型液晶パネルからなるＲ液晶変調素子３Ｒ、Ｇ液晶変調素子３Ｇ、Ｂ液晶変調素子３Ｂに供給してそれぞれを独立に制御する。照明手段３０１（側面図を横に記している）からの紙面垂直方向に直線偏光偏波した照明光を、マゼンタ色を反射し、グリーン色を透過するマゼンタグリーン波長帯域分離ダイクロイックミラー３０５によってまずマゼンタ色成分を偏向する。偏向されたマゼンタ色は、ブルー色の偏光に半波長のリタデーションを与えるブルークロスカラー偏光子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が作成される。
【００４３】
次に、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３１０に入射し、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、Ｂ液晶変調素子３Ｂに導かれる。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Ｒ液晶変調素子３Ｒに導かれる。マゼンタグリーン波長帯域分離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、光路長を補正するダミーガラス３０６を通過し、ＰＢＳ３０７に入射する。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Ｇ液晶変調素子３Ｇに導かれる。
【００４４】
この結果、Ｒ，Ｇ、Ｂ液晶変調素子３Ｒ、３Ｇ、３Ｇは照明される。液晶変調素子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂを照明する光には、各Ｒ，Ｇ、Ｂ液晶変調素子３Ｒ、３Ｇ、３Ｇに配列された画素の変調状態に応じて偏光のリタデーションが付与される。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。
【００４５】
照明光の偏波方向に対して直角方向の偏光偏波成分に関しては、Ｒ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３０１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。次に、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。
【００４６】
Ｂ液晶変調素子３Ｂによる変調光は偏光偏波方向が紙面垂直方向となり、偏光ビームスプリッタ３１０の偏光分離膜をＳ偏光波のため反射する。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の作用を受けずに通過し、偏光ビームスプリッタ３０８に入射する。紙面垂直方向に直線偏光偏波したブルー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。
【００４７】
Ｇ液晶変調素子３Ｇ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３０７の偏光分離膜をＰ偏光波のため透過して、光路長を補正するためのダミーガラス３０９を通過する。次に、偏光ビームスプリッタ３０８に入射し、紙面水平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Ｐ偏光波のため透過して、投影光学系３０４の方向に導かれる。但し、各Ｒ、Ｇ、Ｂ液晶変調素子３Ｒ、３Ｇ、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。
【００４８】
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の入射瞳によって捕らえられる。各Ｒ，Ｇ，Ｂ液晶変調素子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの光変調面と光拡散スクリーン３１３の光拡散面が投影光学系３０４によって光学的共役関係に配されているため、光拡散スクリーン３１３に転送されて、ビデオ信号に法った画像が光拡散スクリーン３１３に表示される。Ｒ，Ｇ，Ｂ液晶変調素子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは、垂直配向モードの反射型液晶変調素子である。
【００４９】
以下、本発明の実施例１〜６について説明する。各実施例において、本実施例の投射型表示装置は図８に示す構成を有し、各液晶変調素子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの断面図は図５に示すものである。また、保護膜１０５はＳｉＯ２、配向膜１０６はＳｉＯｘ、液晶層１０７は常光屈折率１．４７の屈折率を持つネガ型液晶、反射膜２０１はＡｌ、層間絶縁膜２０２および２０３は屈折率ｎが１．４６のＳｉＯ２からなる。遮光膜１０９はＴｉＮとＴｉの２層構造の吸収膜、画素ピッチ１０３は８μｍ、画素間溝幅１０４は０．３５μｍである。
【００５０】
ここで、各液晶変調素子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂにそれぞれ垂直入射した光を１００％としたとき、遠隔地点において、垂直方向に反射する光強度比率を反射率とする。上記構成において、各液晶変調素子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの層間絶縁膜２０２の膜厚２０４を変化させたときの反射率をＦＤＴＤ法を用いた電磁場解析によって算出した結果は図６のようになる。横軸はｄ／ｎとしておりｄは層間絶縁膜２０２の屈折率ｎ＝１．４６で固定値であり、膜厚２０４のｄが変化した結果である。
【実施例１】
【００５１】
本実施形態の層間絶縁膜２０２の膜厚２０４は８６１ｎｍ、ｄ／ｎ＝５９０×１０−９である。表１から、各液晶変調素子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの反射率はそれぞれ６８．０％、７０．１％、７０．１％である。理想的なｄｅｆａｕｌｔの白の色味をｘ＝０．３１５、ｙ＝０．３７５とすると、本実施例の色度はｘ＝０．３１３、ｙ＝０．３７５となり、理想的な色度からの差分がΔｘ＝−０．００１５、Δｙ＝０．００１と非常に軽微で良好な白の色度を示す。
【００５２】
本実施例の液晶変調素子を投射型表示装置に搭載することで、明るく、かつ、良好な色度を得ることができることが分かる。
【実施例２】
【００５３】
本実施例の層間絶縁膜２０２の膜厚２０４は１０５１ｎｍ、ｄ／ｎは７２０×１０−９である。表１より、各液晶変調素子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの反射率はそれぞれ７０．２％、６７．５％、６７．５％である。理想的なｄｅｆａｕｌｔの白の色味をｘ＝０．３１５、ｙ＝０．３７５とすると、本実施例の色度はｘ＝０．３１７、ｙ＝０．３７５となり、理想的な色度からの差分がΔｘ＝０．００２、Δｙ＝−０．００１と非常に軽微で良好な白の色度を示す。
【００５４】
本実施例の液晶変調素子を投射型表示装置に搭載することで、明るく、かつ、良好な色度を得ることができることが分かる。
【実施例３】
【００５５】
本実施例の層間絶縁膜２０２の膜厚２０４は１３０７ｎｍ、ｄ／ｎは８９５×１０−９である。表１より、各液晶変調素子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの反射率はそれぞれ６５．０％、６７．０％、６７．０％である。理想的なｄｅｆａｕｌｔの白の色味をｘ＝０．３１５、ｙ＝０．３７５とすると、本実施例の色度はｘ＝０．３１３、ｙ＝０．３７５となり、理想的な色度からの差分がΔｘ＝−０．００１５、Δｙ＝０．００１と非常に軽微で良好な白の色度を示す。
【００５６】
本実施例の液晶変調素子を投射型表示装置に搭載することで、明るく、かつ、良好な色度を得ることができることが分かる。
【実施例４】
【００５７】
本実施例の層間絶縁膜２０２の膜厚２０４は１４７５ｎｍ、ｄ／ｎは１０１０×１０−９である。表１より、各液晶変調素子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの反射率はそれぞれ６８．８％、６８．８％、６８．８％である。理想的なｄｅｆａｕｌｔの白の色味をｘ＝０．３１５、ｙ＝０．３７５とすると、本実施例の色度はｘ＝０．３１５、ｙ＝０．３７５となり、理想的な色度からの差分がΔｘ＝−０．０００、Δｙ＝０．０００と同等で良好な白の色度を示す。
【００５８】
本実施例の液晶変調素子を投射型表示装置に搭載することで、明るく、かつ、良好な色度を得ることができることが分かる。
【実施例５】
【００５９】
本実施例の層間絶縁膜２０２の膜厚２０４は１６５０ｎｍであり、ｄ／ｎは１１３０×１０−９である。表１より、各液晶変調素子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの反射率はそれぞれ６５．０％、６８．５％、６８．５％である。理想的なｄｅｆａｕｌｔの白の色味をｘ＝０．３１５、ｙ＝０．３７５とすると、本実施例の色度はｘ＝０．３１２、ｙ＝０．３７５となり、理想的な色度からの差分がΔｘ＝−０．００２６、Δｙ＝０．００１と非常に軽微で良好な白の色度を示す。
【００６０】
本実施例の液晶変調素子を投射型表示装置に搭載することで、明るく、かつ、良好な色度を得ることができることが分かる。
【実施例６】
【００６１】
本実施例のＲ液晶変調素子３Ｒの層間絶縁膜２０２の膜厚２０４は８１０ｎｍ、ｄ／ｎは５５５×１０−９である。Ｇ液晶変調素子３Ｇの層間絶縁膜２０２の膜厚２０４は８６０ｎｍ、ｄ／ｎは５８９×１０−９である。Ｂ液晶変調素子３Ｂの層間絶縁膜２０２の膜厚２０４は８６０ｎｍ、ｄ／ｎは５８９×１０−９である。本実施例は、Ｒ、Ｇ、Ｂ液晶変調素子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂにおいて各ｄ／ｎが異なる構造とした。表１より、各液晶変調素子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの反射率は７０．５％、７１．０％、７０．０％である。理想的なｄｅｆａｕｌｔの白の色味をｘ＝０．３１５、ｙ＝０．３７５とすると、本実施例の色度はｘ＝０．３１６、ｙ＝０．３７７となり、理想的な色度からの差分がΔｘ＝−０．０００６、Δｙ＝０．００１８と非常に軽微で良好な白の色度を示す。
【００６２】
本実施例の液晶変調素子を投射型表示装置に搭載することで、明るく、かつ、良好な色度を得ることができることが分かる。
【００６３】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、液晶プロジェクタ等の投射型表示装置の用途に適用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０１…反射画素電極（第２の対向電極）、１０６…配向膜、１０７…液晶層、１０９…遮光膜、１１３…シリコン基板（第２の基板）、１１７…液晶配向膜（第１の配向膜）、１１８…ガラス基板（第１の基板）、２０１…反射膜、２０２…層間絶縁膜（第１の層間絶縁膜）、２０３…層間絶縁膜（第２の層間絶縁膜）
【図８】
2015031872.tif 000004
【図１】
2015031872.tif 000005
【図２】
2015031872.tif 000006
【図３】
2015031872.tif 000007
【図４】
2015031872.tif 000008
【図５】
2015031872.tif 000009
【図６】
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【図７】
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