專利名稱：液晶顯示元件及使用它的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本裝置涉及液晶顯示裝置，特別是涉及降低驅(qū)動(dòng)電壓的液晶顯示裝置。
作為反射型液晶顯示板用的液晶顯示方式的一例，如SID(信息顯示學(xué)會(huì))’90 Digest，p.327中記載的，液晶分子的取向與液晶板基板接近垂直，在外加電壓時(shí)液晶分子的傾斜方向和入射光的偏振光方向錯(cuò)開(kāi)45度。另外，透射型液晶板也是以入射光接近垂直入射到液晶板上為前提。作為典型的透射型液晶顯示方式可以舉出Molecular Crystals and LiquidCrystals.Letters Section，2，p.139(1985)中記載的扭曲向列模式為例。
或者，下面列舉幾個(gè)以光束斜著照射到液晶板上為前提的方式。其中有在SPIE會(huì)議錄，3634，p.80及日本專利特開(kāi)平9-189809號(hào)公報(bào)中記載的例子。在SPIE會(huì)議錄，3634，p.80中記載的方式中相對(duì)液晶板的入射角度至多為20度至30度。所采用的液晶顯示方式基本上是以入射光以較近垂直的方向入射到液晶層為前提的顯示方式為基礎(chǔ)，只對(duì)液晶層厚度等的構(gòu)成參數(shù)，針對(duì)入射角度的錯(cuò)開(kāi)條件進(jìn)行優(yōu)化的方式。并且，假設(shè)入射到液晶板的入射角度為30度，則在光從空氣中入射到玻璃中時(shí)，根據(jù)斯涅耳定律角度會(huì)發(fā)生改變，光入射到液晶層的角度減少到約19.5度。
還有，在日本專利特開(kāi)平9-189809號(hào)公報(bào)中記述的方式中，入射到液晶板上的入射角度是60度左右，由全息元件造成的光路的變化使得入射到液晶層角度變得很淺。在此方式中光入射到液晶層的入射角度最大為大約10度。其原因是由于投影光學(xué)系統(tǒng)的F值的制約使得出射角度不能大。比如，在入射到液晶層的入射角度為10度的場(chǎng)合，出射到液晶層外部的出射角度為15度，相當(dāng)于F值為2。液晶顯示方式基本上采用上述的以入射光接近垂直入射到液晶層為前提的顯示方式。
為了使投影型液晶顯示裝置中使用的液晶板低成本化，液晶板尺寸小型化最為有效。為了使液晶板尺寸小型化，必須減小像素尺寸?，F(xiàn)有的采用向列型液晶的液晶顯示方式的驅(qū)動(dòng)電壓一般大約是3Vrms(均方根值)至6Vrms，不算低。但是，由于液晶必需是交流驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電壓幅度必須是6V至12V。構(gòu)成用于控制這樣大電壓的驅(qū)動(dòng)電路的晶體管和像素晶體管必需是耐高壓的晶體管，這必然為晶體管尺寸小型化受到限制，妨礙晶體管小型化?，F(xiàn)有方式的像素尺寸的限度大約為8μm至10μm。
根據(jù)本申請(qǐng)的一種實(shí)施形態(tài)的液晶顯示元件，包括至少一個(gè)是透明的兩片基板，和夾持于此兩片基板中的液晶層，在兩片基板的至少一個(gè)上具有多個(gè)像素和對(duì)多個(gè)像素驅(qū)動(dòng)液晶層的有源元件，入射到液晶層的入射光的光軸處于與兩片基板中的至少一個(gè)基板上的液晶分子的取向方向基本上垂直的平面內(nèi)，并且入射光是以從基板的法線方向以規(guī)定的角度傾斜的方向入射到液晶層。
此外，入射到液晶顯示元件的液晶層的入射光的偏振光方向相對(duì)液晶分子的取向方向?yàn)榛旧洗怪被蛘咂叫小?br> 另外，液晶顯示元件的液晶層的液晶取向?yàn)榫鶆?homogenous)取向或者均稱(homotropic)取向。
還有，液晶顯示元件也可以以反射型或者透射型的任何一種方式實(shí)現(xiàn)。
另外還有，采用液晶顯示元件的顯示裝置還包括用來(lái)將從液晶顯示元件的外部向元件入射的光的入射角維持于液晶層中的裝置，因可以使此液晶層光路的主軸和基板的法線方向形成的角度，在光從基板出射到空氣中時(shí)，大于全反射角。
還有，本發(fā)明的采用液晶顯示元件的顯示裝置還包括用來(lái)將從液晶顯示元件的外部向元件入射的光的入射角維持于液晶層中的裝置，因可以使此液晶層光路的主軸和基板的法線方向形成的角度大于布儒斯特角(全偏振角)。
還有，本發(fā)明的液晶顯示元件包括全息元件，此全息元件的構(gòu)成形態(tài)基本上不會(huì)對(duì)入射p偏振光發(fā)生衍射，而是使通過(guò)接受液晶層調(diào)制而發(fā)生的s偏振光在液晶顯示元件的大致垂直方向上發(fā)生衍射。
還有，本發(fā)明的液晶顯示元件可構(gòu)成為在各像素中包含衍射光柵。
根據(jù)本申請(qǐng)的另一種實(shí)施形態(tài)，采用本發(fā)明的液晶顯示元件的顯示裝置包括光源，將此光源發(fā)出的白色光分離為三原色光的色分離光學(xué)系統(tǒng)，以及與此三原色的各色對(duì)應(yīng)的液晶顯示元件，還包含構(gòu)成為使由此色分離光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行色分離的三原色光相對(duì)各液晶顯示元件在斜向方向上入射，并對(duì)從液晶顯示元件以與元件大致垂直方向出射的出射光進(jìn)行色合成的色合成光學(xué)系統(tǒng)，以及將通過(guò)各色合成光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行色合成的光投射出去的投影透鏡。
還有，此顯示裝置的光源的光軸和投影透鏡的光軸大概平行或是相互扭曲成約90度角參差不齊平行地進(jìn)行配置，在色分離光學(xué)系統(tǒng)和各液晶顯示元件的光路上配置可改變光軸的光學(xué)棱鏡。
還有，本發(fā)明的液晶顯示元件，包括由相對(duì)基板主要為平行的電場(chǎng)分量驅(qū)動(dòng)的液晶層，或者是由強(qiáng)介電性液晶材料組成的液晶層，或者是由反強(qiáng)介電性液晶材料組成的液晶層，可在兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向之間切換，并且入射到此液晶層的入射光的光軸位于與此兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向中的一個(gè)取向方向大致垂直的平面內(nèi)，且入射光是以相對(duì)基板的法線方向以規(guī)定的角度傾斜入射到液晶層。
圖2為照射光從空氣中入射到液晶板的場(chǎng)合的實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖3為本發(fā)明的液晶顯示元件的反射率與液晶層的外加電壓的關(guān)系的測(cè)定結(jié)果。
圖4為用于使照射光入射到液晶板的入射角度和入射到液晶層的入射角度大致相等的光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖5為采用全息元件的光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖6為在像素電極上形成衍射光柵的實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖7為在六面體棱鏡的出射側(cè)的表面上涂敷鋁及銀等高反射率金屬的實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖8為關(guān)于作為液晶分子對(duì)基板邊界的傾斜角度的預(yù)傾角θLC的說(shuō)明圖。
圖9a和圖9b為將垂直取向作為本發(fā)明的液晶顯示元件的液晶取向應(yīng)用的場(chǎng)合的實(shí)施例的說(shuō)明圖。


圖10a和圖10b為關(guān)于六面體棱鏡和入射光及出射光的關(guān)系的變化情況的說(shuō)明圖。
圖11為采用本發(fā)明的液晶顯示元件的顯示裝置的實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖12為采用本發(fā)明的液晶顯示元件的顯示裝置的另一實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖13為采用本發(fā)明的液晶顯示元件的顯示裝置的另一實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖14為透射型液晶顯示元件的實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖15為采用本發(fā)明的液晶顯示元件的顯示裝置的另一實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖16為采用本發(fā)明的液晶顯示元件的顯示裝置的另一實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖17為采用本發(fā)明的液晶顯示元件的顯示裝置的另一實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖18為采用本發(fā)明的液晶顯示元件的顯示裝置的另一實(shí)施例的說(shuō)明圖。
實(shí)施發(fā)明的優(yōu)選方式(實(shí)施例1)下面利用圖1a及圖1b對(duì)本實(shí)施例的液晶顯示元件予以說(shuō)明。圖1a和圖1b為本發(fā)明的液晶顯示元件的液晶顯示原理的說(shuō)明圖。液晶分子101夾持于反射基板102和透明基板103之間構(gòu)成液晶層111。液晶分子101的取向狀態(tài)為液晶分子相對(duì)各基板大致平行且扭曲角接近0度的均勻取向。液晶分子101的取向?yàn)橄鄬?duì)各基板稍微傾斜，即具有一個(gè)所謂的預(yù)傾角。將液晶分子在反射基板102或透明基板103上投影時(shí)的縱軸方向稱為液晶分子的取向方向。圖1a示出在反射基板102和透明基板103之間施加0Vrms電壓時(shí)的狀態(tài)，而圖1b示出在反射基板102和透明基板103之間施加規(guī)定電壓時(shí)液晶分子相對(duì)基板形成與圖1a不同的角度θLC的狀態(tài)。
入射光光軸105和出射光光軸106任何一個(gè)都處于相對(duì)液晶分子101的取向方向大致垂直的平面內(nèi)，且與反射基板102的法線方向104形成規(guī)定的角度θ。入射光的偏振光狀態(tài)為相對(duì)透明基板103的p偏振光或s偏振光。圖1a中的入射光的偏振光狀態(tài)107p是p偏振光。
在液晶層上無(wú)外加電壓或者電壓值很小的場(chǎng)合，由于相對(duì)入射光的各向異性很小，雙折射量小，入射偏振光的偏振光狀態(tài)在出射側(cè)大概可以維持。在此場(chǎng)合，如上所述，因?yàn)槭钦荒峥贫渲?，在采用偏振光片作為出射?cè)的偏振光元件的場(chǎng)合出射光被吸收而成為暗顯示(黑顯示)。另一方面，在液晶層上有外加電壓的場(chǎng)合，如圖1b和圖1a所示，液晶分子發(fā)生傾斜(θLC增大)，由于相對(duì)入射偏振光產(chǎn)生各向異性，雙折射量改變，入射偏振光的偏振光狀態(tài)受到調(diào)制，通過(guò)出射側(cè)的偏振光片的光量改變。如增加液晶上的外加電壓，則出射側(cè)偏振光片的通過(guò)光量增大，在規(guī)定的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)顯示最大透射率。如上所述，本顯示方式是在液晶層上無(wú)外加電壓或者其值很小時(shí)進(jìn)行暗顯示，而在規(guī)定電壓時(shí)進(jìn)行明顯示的正常黑方式。
圖2為照射光從空氣中入射到液晶板100的場(chǎng)合的實(shí)施例的說(shuō)明圖。液晶板100由具有反射電極121的反射基板102和具有透明電極123的透明基板103夾持的液晶層111組成。在液晶層和各基板之間配置有用來(lái)控制液晶分子的取向方向的取向膜122。此外，在液晶板的周圍設(shè)置有封閉液晶的用的密封區(qū)124。
在入射到液晶板100上的入射光光軸105上設(shè)置有偏振光片及偏振光變換元件等偏振光元件115，在入射到液晶板之前預(yù)先成為p偏振光或s偏振光。通過(guò)偏振光元件115的偏振光，此處為p偏振光分量107p，按照透明基板103和空氣的邊界的斯涅耳定律入射到透明基板103。此時(shí)液晶層111內(nèi)的入射光或作為反射光的出射光相對(duì)液晶板100的法線104形成角度為θ。
由于光路橫跨鄰接像素之間，像素邊界的輝度受到兩方像素的影響，所以像素的邊界可能模糊。由此，顯示物的輪廓的邊界可得到平滑顯示而獲得理想的圖像顯示。
圖3示出元件的反射率與液晶層上的外加電壓的關(guān)系的測(cè)定結(jié)果。在無(wú)外加電壓時(shí)反射率接近0％，而在前后的低驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)反射率最大，從而可得到正常黑的特性。
在通常采用的扭曲向列相等現(xiàn)有的液晶顯示方式中，通過(guò)使液晶分子相對(duì)基板的傾斜角大致在0度和90度之間切換而將入射光調(diào)制到所希望的相位，通過(guò)偏振光片的組合對(duì)輝度進(jìn)行調(diào)制。為了使液晶分子相對(duì)基板形成接近90度的傾斜角，需要數(shù)伏的比較高的電壓，這也就是現(xiàn)有的液晶顯示方式的驅(qū)動(dòng)電壓高的原因。另一方面，在本發(fā)明的顯示方式中，為進(jìn)行所希望的相位調(diào)制而必需的液晶分子相對(duì)基板的傾斜角大約為45度。液晶分子相對(duì)基板的傾斜角大約為45度所需更的電壓大約為2伏即可，本發(fā)明的液晶顯示方式與現(xiàn)有的液晶顯示方式相比較可大幅度降低驅(qū)動(dòng)電壓。
另外，具有本發(fā)明的液晶顯示方式的液晶顯示元件的特征在于，由于其液晶取向是均勻取向，液晶的響應(yīng)時(shí)間短，換言之，具有高速液晶響應(yīng)特性。(實(shí)施例2)圖4為示出用于使照射光入射到液晶板100的入射角度和入射到液晶層的入射角度大致相等的光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施例的示圖。入射光經(jīng)偏振光片等預(yù)先變成p偏振光或s偏振光并入射到棱鏡。為了使入射到100的照射光的入射角度和入射到液晶層的入射角度大致相等，采用相對(duì)的平行側(cè)面為梯形而其他4個(gè)面為正方形或長(zhǎng)方形的六面體棱鏡。
如不使用上述的棱鏡，則在入射光從空氣中直接入射到液晶板100的場(chǎng)合，由于光在液晶板表面上的反射使入射到液晶板中的光量大幅度地減少。特別是當(dāng)超過(guò)空氣和玻璃基板等構(gòu)成液晶板的材料的邊界上的布儒斯特角時(shí)，如使光入射到液晶板內(nèi)，由上述反射引起的光量損失很大。如采用上述的棱鏡，則光入射到液晶板100時(shí)可大幅度降低由于反射引起的光量減少。通過(guò)調(diào)節(jié)棱鏡的梯形的角度和底邊的長(zhǎng)度，可使入射光以接近垂直于棱鏡的入射面的角度入射，或以相對(duì)液晶板100的法線接近直角方向入射，可在其間任意調(diào)整。
另外還有，在采用上述棱鏡的場(chǎng)合，在光從液晶板內(nèi)出射到空氣中時(shí)在液晶板和空氣邊界上的光軸角度存在全反射角度，無(wú)法使液晶板內(nèi)的光軸的角度超過(guò)全反射角度。通過(guò)使用上述的棱鏡，可以使液晶板內(nèi)的光軸的角度超過(guò)上述全反射角度。
作為棱鏡的形狀，并不限于上述的六面體形狀，如照射光入射到液晶板100的入射角度和入射到液晶層的角度大致相等，當(dāng)然可采用其他的形狀。(實(shí)施例3)圖5為采用反射面130的光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施例的說(shuō)明圖。反射面130用來(lái)將經(jīng)過(guò)液晶板100進(jìn)行相位調(diào)制的光106衍射并在液晶板100的大致為法線方向上出射。
為了防止由于反射面130的波長(zhǎng)依賴關(guān)系造成的圖像光的模糊，應(yīng)使液晶層111和反射面130的距離盡量地小。所以，雖然在圖5中反射面130是設(shè)置于液晶板100和棱鏡112之間，但最好是將反射面130設(shè)置于液晶板100的內(nèi)部。具體說(shuō)，因?yàn)橹苯釉诜瓷涿?30上形成透明電極123及取向膜122很困難，其構(gòu)成例之一可為在透明電極123和反射面130之間夾持一極薄的玻璃片，并且為了確保基板的強(qiáng)度還可將玻璃片疊合于全息元件上。
入射到液晶板100的入射光為p偏振光。反射面130的設(shè)計(jì)使得在光以特定的角度入射時(shí)，p偏振光不發(fā)生衍射，s偏振光發(fā)生衍射。經(jīng)液晶層進(jìn)行相位調(diào)制從液晶板100出射的出射光中的p偏振光分量不由反射面130衍射而射向棱鏡的第一出射面114，s偏振光分量由反射面130衍射而射向棱鏡的第二出射面131。由于反射面130對(duì)p偏振光分量略微有一些衍射，所以在經(jīng)反射面130衍射的光中除了s偏振光分量之外也稍微包含一些p偏振光分量。所以，為了從經(jīng)上述反射面130衍射的光中除去p偏振光分量最好是在棱鏡的第二出射面131之后設(shè)置偏振光片以提高對(duì)比度(圖5中未示出)。通過(guò)利用反射面130的偏振光特性和衍射特性，從液晶層111相對(duì)液晶板100的法線方向斜著射出的光，在通過(guò)偏振光狀態(tài)調(diào)制其射出方向的同時(shí)，可使用來(lái)作為圖像光的s偏振光分量108s在大致為液晶板100的法線方向上射出。(實(shí)施例4)圖6為在反射電極121上形成衍射光柵的實(shí)施例的說(shuō)明圖。反射電極121上的衍射光柵的構(gòu)成僅僅使在液晶層上經(jīng)受調(diào)制的s偏振光分量108s在液晶板100的大致垂直方向上衍射，另一方面p偏振光分量108p在反射電極121的正反射方向上出射。通過(guò)組合成在從液晶板100出射的光中僅僅取一定范圍的角度的光學(xué)系統(tǒng)，即所謂的條紋(schlieren)光學(xué)系統(tǒng)，可構(gòu)成投影光學(xué)系統(tǒng)。在本方式的場(chǎng)合，因?yàn)橐壕拥墓饴烽L(zhǎng)為二分之一，必須將液晶層的厚度與液晶材料的折射率各向異性之積加倍。對(duì)RGB每一個(gè)都設(shè)置像素，在各個(gè)像素的衍射光柵上在相對(duì)液晶板100大致垂直方向上衍射的光的波長(zhǎng)為R或G或B時(shí)，通過(guò)組合成條紋光學(xué)系統(tǒng)，可以利用一片液晶板顯示出全色。(實(shí)施例5)圖7為本實(shí)施例的說(shuō)明圖。通過(guò)在六面體棱鏡112的出射側(cè)的表面上涂敷鋁及銀等高反射率金屬獲得反射面130可取得如下的效果。在布勞恩管(Braun tube)中，具有一種在暗圖像中包含部分明亮的白圖像的場(chǎng)合，會(huì)使該部分的白輝度比通常的白輝度高的所謂的“尖峰輝度”的功能。藉助尖峰輝度，可以有效地表現(xiàn)比如在漆黑中的明亮光線以及太陽(yáng)光照耀的海面等圖像內(nèi)的輝度比很大的圖像。但是，在液晶顯示中，由于最大輝度受光源強(qiáng)度的限制，很難實(shí)現(xiàn)尖峰輝度。
通過(guò)采用本構(gòu)成，暗圖像部分的光可藉助反射面返回到液晶板100而為白圖像部分再利用。與圖像整體是明亮的白輝度相比較，暗圖像的白輝度可提高。即可以實(shí)現(xiàn)尖峰輝度。(實(shí)施例6)圖8中示出作為液晶分子對(duì)基板邊界的傾斜角度的預(yù)傾角θLC的說(shuō)明圖。在預(yù)傾角θLC小于必需的場(chǎng)合，由于像素間的交叉電場(chǎng)的作用，主要在圖像邊界部分會(huì)出現(xiàn)液晶分子取向紊亂的問(wèn)題。這種液晶分子取向紊亂情況因各個(gè)像素而異，會(huì)損害圖像的均質(zhì)性。另外，在鄰接像素間的交叉電場(chǎng)很小的狀態(tài)中，紊亂的取向可以復(fù)原，但其復(fù)原的時(shí)間常數(shù)與正常區(qū)域的液晶分子的響應(yīng)時(shí)間常數(shù)相比極其長(zhǎng)，在圖像中可覺(jué)察到由于響應(yīng)遲緩造成的圖像劣化。為了解決這些問(wèn)題，對(duì)液晶分子賦予足夠的預(yù)傾角θLC的方法是有效的。但是，在本方式中，如加大預(yù)傾角θLC，則由于在無(wú)外加電壓時(shí)入射偏振光的雙折射量也會(huì)增大，不能降低黑輝度，會(huì)減小對(duì)比度。
這個(gè)問(wèn)題可以用下述方式解決。通過(guò)將入射偏振光的光軸及出射偏振光的光軸相應(yīng)于液晶分子的預(yù)傾角θLC從基板的垂直方向或平行方向略為傾斜，可使入射偏振光的雙折射量變小。由此，可更降低黑輝度而大幅度提高對(duì)比度。決定入射偏振光的光軸及出射偏振光的光軸的角度偏離量的參數(shù)，除了液晶分子的預(yù)傾角θLC之外，還有入射偏振光的入射角度及在反射型方式的場(chǎng)合反射板的材質(zhì)引起的s偏振光合p偏振光的反射率與入射角度的關(guān)系不同等等。入射偏振光的光軸及出射偏振光的光軸的角度的偏離量可由實(shí)驗(yàn)決定。
具體言之，在液晶上的外加電壓為0Vrms的狀態(tài)中，最好是調(diào)整入射偏振光的光軸及出射偏振光的光軸使黑輝度最小。更具體言之，就是可以轉(zhuǎn)動(dòng)入射側(cè)的偏振光片的光軸及出射側(cè)的偏振光片的光軸進(jìn)行調(diào)整。(實(shí)施例7)下面利用圖9a和圖9b對(duì)于將垂直取向作為本發(fā)明的液晶顯示元件的液晶取向應(yīng)用的場(chǎng)合的實(shí)施例予以說(shuō)明。液晶分子101由夾持于反射基板102和透明基板103之中的液晶層111構(gòu)成。液晶分子101的取向狀態(tài)為扭曲角度接近0度且相對(duì)各基板的取向接近垂直，即所謂的均稱取向。圖9a示出在反射基板102和透明基板103之間的電壓接近0Vrms時(shí)的狀態(tài)，圖9b示出在反射基板102和透明基板103之間的電壓為規(guī)定電壓時(shí)液晶分子相對(duì)基板的角度θLC相對(duì)圖1的變化狀態(tài)。在反射基板102和透明基板103之間施加電壓時(shí)液晶分子101相對(duì)基板的傾斜角θLC在規(guī)定的方向上變化，晶分子101相對(duì)基板的傾斜角θLC不是90度，是比90度小的規(guī)定值。在反射基板102和透明基板103之間施加電壓時(shí)液晶分子的傾斜方向?yàn)楸緦?shí)施例的液晶顯示元件的液晶取向方向。入射光光軸105及出射光光軸106任何一個(gè)都處于相對(duì)液晶分子101的取向方向大致垂直的平面內(nèi)，且與反射基板102的法線方向104形成規(guī)定的角度θ。入射光的偏振光狀態(tài)為相對(duì)透明基板103的p偏振光或s偏振光。圖9a中的入射光的偏振光狀態(tài)107p是p偏振光。
在液晶層上無(wú)外加電壓或者電壓值很小的場(chǎng)合，由于相對(duì)入射光的各向異性很小，雙折射量小，入射偏振光的偏振光狀態(tài)在出射側(cè)大概可以維持。在此場(chǎng)合，如上所述，因?yàn)槭钦荒峥贫渲?，在采用偏振光片作為出射?cè)的偏振光元件的場(chǎng)合出射光被吸收而成為暗顯示(黑顯示)。另一方面，在液晶層上有外加電壓的場(chǎng)合，如圖9b所示，液晶分子發(fā)生傾斜(θLC減小)，由于相對(duì)入射偏振光產(chǎn)生各向異性，雙折射量改變，入射偏振光的偏振光狀態(tài)受到調(diào)制，通過(guò)出射側(cè)的偏振光片的光量改變。如增加液晶上的外加電壓，則出射側(cè)偏振光片的通過(guò)光量增大，在規(guī)定的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)顯示最大透射率。如上所述，本顯示方式是在液晶層上無(wú)外加電壓或者其值很小時(shí)進(jìn)行暗顯示，而在規(guī)定電壓時(shí)進(jìn)行明顯示的正常黑方式。(實(shí)施例8)下面利用圖10a和圖10b對(duì)六面體棱鏡112和入射光的光軸105及出射光的光軸106關(guān)系的變化情況予以說(shuō)明。圖10a示出的是入射光光軸105相對(duì)六面體棱鏡112的入射面接近垂直的場(chǎng)合。另一方面，圖10b示出的是入射光光軸105相對(duì)六面體棱鏡112的入射面形成的角度大概為布儒斯特角度的場(chǎng)合。(實(shí)施例9)圖11為采用本發(fā)明的液晶顯示元件的顯示裝置的三板方式的投影光學(xué)系統(tǒng)帶實(shí)施例的說(shuō)明圖。本實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成包括光源201，由二向色反射鏡202及205，反射鏡203，透鏡204組成的色分離光學(xué)系統(tǒng)，RGB每一色的液晶板100R，100G，100B，正交二向色棱鏡206，配置于上述各液晶板100R，100G，100B和上述正交二向色棱鏡206之間的六面體棱鏡112R，112G，112B，及投影透鏡207等。
從光源201射出的白色光208由二向色反射鏡202分離為藍(lán)色光209和黃色光210，藍(lán)色光209通過(guò)六面體棱鏡112B入射到液晶板100B。另一方面，黃色光210通過(guò)反射鏡203及透鏡204由二向色反射鏡205分離為紅色光211及綠色光212，分別入射到液晶板100R和100G。
入射到每一色的液晶板100R，100G，100B的入射光在每一個(gè)像素上任意的進(jìn)行相位調(diào)制并出射到各液晶板100R，100G，100B，此時(shí)由全息元件進(jìn)行光路調(diào)制并在各液晶板100R，100G，100B的大致為法線方向上出射。各六面體棱鏡112R，112G，112B與正交二向色棱鏡206的各面相對(duì)配置。從各液晶板100R，100G，100B出射的光213，214，215由正交二向色棱鏡206進(jìn)行色合成射向投影透鏡207方向，由投影透鏡207投影到屏幕上。
用于利用各液晶板100R，100G，100B配備的全息元件使從液晶板發(fā)出的出射光在大概為液晶板的法線方向上出射，所以投影透鏡207的F值無(wú)需小到超過(guò)需要，可以做到小型輕量化。另外，本作用也同樣可針對(duì)正交二向色棱鏡206使用小型棱鏡，有助于光學(xué)系統(tǒng)整體的小型輕量化。
各六面體棱鏡112R，112G，112B的出射口最好是由吸收不需要的光的吸收體或?qū)⑵鋵?dǎo)向吸收體的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。由此可有效地防止雜光，可防止對(duì)比度的降低。還有，通過(guò)將各六面體棱鏡112R，112G，112B的出射側(cè)的表面按照實(shí)施例5敘述過(guò)的方式做成反射面，對(duì)返回到各液晶板100R，100G，100B的光進(jìn)行再利用就可以提高尖峰輝度。在圖11中，各液晶板100R，100G，100B的長(zhǎng)邊方向和相對(duì)正交二向色棱鏡206的4個(gè)棱鏡的任何一個(gè)的貼合面的平行方向是平行配置的，但也可以配置成為與各液晶板100R，100G，100B的短邊方向平行。
本實(shí)施例主要是敘述了三板方式的投影光學(xué)系統(tǒng)。另一方面，正如在實(shí)施例1中所敘述的，本發(fā)明的液晶顯示方式具有高速響應(yīng)特性。利用這一點(diǎn)，當(dāng)然可以使用一片液晶板構(gòu)成場(chǎng)順序彩色方式的顯示裝置。(實(shí)施例10)圖12為三板方式的投影光學(xué)系統(tǒng)的另一實(shí)施例的說(shuō)明圖。使用兩個(gè)正交二向色棱鏡。在本實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成中從光源201發(fā)出的白色光由第一正交二向色棱鏡209’進(jìn)行RGB色分離，并且各RGB的光分別從上述第一正交二向色棱鏡209’向著3個(gè)方向出射，由反射鏡203將各個(gè)光束導(dǎo)向六面體棱鏡112R，112G，112B并照射到液晶板100R，100G，100B上，在液晶板100R，100G，100B中調(diào)制的各種色光由第二正交二向色棱鏡206合成，通過(guò)投影透鏡207投影到屏幕上。入射側(cè)的正交二向色棱鏡209’和出射側(cè)的正交二向色棱鏡206采用對(duì)同一偏振光截止波長(zhǎng)不同的棱鏡。如從另外的側(cè)面看，最好是能夠具備入射側(cè)的p偏振光的截止波長(zhǎng)和出射側(cè)的s偏振光的截止波長(zhǎng)。如不能具備，就會(huì)出現(xiàn)本來(lái)應(yīng)該通過(guò)出射側(cè)的正交二向色棱鏡206的光用于反射而造成光量損失，同時(shí)還會(huì)入射到不同的液晶板而產(chǎn)生雜光使對(duì)比度降低的問(wèn)題。(實(shí)施例11)圖13為三板方式的投影光學(xué)系統(tǒng)的另一實(shí)施例的說(shuō)明圖。使用兩個(gè)正交二向色棱鏡。在本實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)的配置中從光源201發(fā)出的白色光由第一正交二向色棱鏡209’進(jìn)行RGB色分離，并且各RGB的光分別從上述第一正交二向色棱鏡209’向著3個(gè)方向出射，斜著入射到各液晶板100R，100G，100B。此時(shí)，為了維持從光源201出射到各液晶板100R，100G，100B的入射光的入射角，在各液晶板100R，100G，100B和正交二向色棱鏡209’，正交二向色棱鏡206之間配置棱鏡208R，208G，208B。從各液晶板100R，100G，100B發(fā)出的出射光由第二正交二向色棱鏡206進(jìn)行色合成，通過(guò)投影透鏡207投影到屏幕上。(實(shí)施例12)圖15至圖18為采用本發(fā)明的液晶顯示元件的顯示裝置的三板方式的投影光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施例的說(shuō)明圖。本實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成包括光源201，由二向色反射鏡202及205，反射鏡203，透鏡204組成的色分離光學(xué)系統(tǒng)，RGB每一色的液晶板100R，100G，100B，正交二向色棱鏡206，配置于上述各液晶板101和上述正交二向色棱鏡206之間的六面體棱鏡112R，112G，112B，及投影透鏡207等。
光源201的光軸和投影透鏡207的光軸配置為大致平行。上述光源201的光軸和投影透鏡207的光軸也可配置成為相互扭曲大概成90度角度參差不齊地平行配置。在用作正面投影儀時(shí)，為了向斜上方投影，投影透鏡的光軸，相對(duì)液晶板的光軸可偏移10∶0及9∶1的偏移量。
在顯示裝置中有光源201，光源201可為超高壓汞燈，金屬鹵化物燈，氙燈，汞氙燈，鹵燈等白色燈。
從光源201的燈球發(fā)出的光由橢圓或拋物面或非球面的反射面130聚光并入射到第一陣列透鏡301。光通過(guò)第一陣列透鏡301后，通過(guò)第二陣列透鏡302，入射到偏振光束分束器304。此入射光經(jīng)偏振光束分束器304分離使透射光變成P偏振光光束，反射光變成S偏振光光束，該P(yáng)偏振光光束由配置于偏振光束分束器304的出射側(cè)面上的λ/2相位差片將其偏振光方向旋轉(zhuǎn)90度，成為S偏振光光束，并入射到透鏡204。另外，上述S偏振光光束經(jīng)反復(fù)反射，從鄰接的偏振光束分束器304的出射面出射而入射到透鏡204。透鏡204，其構(gòu)成至少包括一個(gè)以上的透鏡，具有正折射力，還具有將該S偏振光光束聚光的作用，通過(guò)該透鏡204的光束照射到二向色反射鏡205上。
在各液晶板100R，100G，100B的出射側(cè)上配置有使S偏振光光束透過(guò)的射出偏振光片303，進(jìn)一步提高偏振光度。利用上述透鏡204，可實(shí)現(xiàn)將各液晶板100R，100G，100B形成的圖像擴(kuò)大投影到屏幕上的顯示裝置的功能。
從光源201發(fā)出的白色光208入射到由大致相差90度交叉配置的藍(lán)色反射二向色反射鏡和紅色反射二向色反射鏡構(gòu)成的二向色反射鏡202。利用藍(lán)色反射二向色反射鏡205反射藍(lán)色光209，入射到反射鏡203，由反射鏡203反射，入射到六面體棱鏡112B。在六面體棱鏡112B中，出射光相對(duì)入射光改變其方向而出射，入射到全息元件130B上。
利用紅色反射二向色反射鏡205反射紅色光211，入射到反射鏡203，由反射鏡203反射，入射到六面體棱鏡112R。在六面體棱鏡112R中，出射光相對(duì)入射光改變其方向而出射，入射到全息元件130R上。
透過(guò)二向色反射鏡202的綠色光212入射到反射鏡203反射，由203反射，入射到六面體棱鏡112G上。在六面體棱鏡112G中，出射光相對(duì)入射光改變其方向而出射，入射到全息元件130G上。
入射到每一色的液晶板100R，100G，100B的入射光在每一個(gè)像素上任意的進(jìn)行相位調(diào)制并出射到各液晶板100R，100G，100B，此時(shí)由全息元件進(jìn)行光路調(diào)制并在各液晶板100R，100G，100B的大致為法線方向上出射。各六面體棱鏡112R，112G，112B與正交二向色棱鏡206的各面相對(duì)配置。從各液晶板100R，100G，100B出射的光213，214，215由正交二向色棱鏡206進(jìn)行色合成射向投影透鏡207方向，由投影透鏡207投影到屏幕上。
由于通過(guò)各液晶板100R，100G，100B上配備的全息元件使從液晶板發(fā)出的出射光在大概為液晶板的法線方向上出射，所以投影透鏡207的F值無(wú)需小到超過(guò)需要，可以做到小型輕量化。另外，本作用也同樣可針對(duì)正交二向色棱鏡206使用小型棱鏡，有助于光學(xué)系統(tǒng)整體的小型輕量化。
各六面體棱鏡112R，112G，112B的出射口最好是由吸收不需要的光的吸收體或?qū)⑵鋵?dǎo)向吸收體的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。由此可有效地防止雜光，可防止對(duì)比度的降低。還有，通過(guò)將各六面體棱鏡112R，112G，112B的出射側(cè)的表面按照實(shí)施例5敘述過(guò)的方式做成反射面，對(duì)返回到各液晶板100R，100G，100B的光進(jìn)行再利用就可以提高尖峰輝度。在圖11中，各液晶板100R，100G，100B的長(zhǎng)邊方向和相對(duì)正交二向色棱鏡206的4個(gè)棱鏡的任何一個(gè)的貼合面的平行方向是平行配置的，但也可以配置成為與各液晶板100R，100G，100B的短邊方向平行。
各全息元件130R，130G，130B配置于各色光入射到出射側(cè)正交二向色棱鏡206之前的RGB的各光路上。為提高耐熱性，全息元件130R，130G，130B也可以貼合于出射側(cè)正交二向色棱鏡206上。另外，也可以貼合于以藍(lán)寶石作為基底的該玻璃材料上。
本實(shí)施例主要敘述了三板方式的投影光學(xué)系統(tǒng)。另一方面，正如在實(shí)施例1中所敘述的，本發(fā)明的液晶顯示方式具有高速響應(yīng)特性。利用這一點(diǎn)，當(dāng)然可以使用一片液晶板構(gòu)成場(chǎng)順序彩色方式的顯示裝置。(實(shí)施例13)迄今敘述的主要是構(gòu)成反射型液晶顯示元件的場(chǎng)合，在本實(shí)施例中的將敘述構(gòu)成透射型的液晶顯示元件的場(chǎng)合。在反射型的場(chǎng)合，入射光由于被反射裝置反射，兩次通過(guò)液晶層。而在透射型的場(chǎng)合，入射光只通過(guò)液晶層一次。因此，在透射型的場(chǎng)合作為液晶層的光學(xué)厚度的延遲(retardation)與反射型的場(chǎng)合相比，必須加倍。
圖14示出將本發(fā)明的液晶顯示方式應(yīng)用于透射型液晶顯示元件的實(shí)施例的說(shuō)明圖。本實(shí)施例的液晶顯示元件的特征在于其組成包括夾持于至少兩片透明基板103a及103b之間的液晶層111，偏振光元件115，檢偏元件116，并且在偏振光元件115和液晶層111之間，在液晶層111和檢偏元件116之間分別具有全息元件130a及130b。本實(shí)施例的液晶層111的液晶取向方向?yàn)橄鄬?duì)入射偏振光方向的垂直或平行方向。從相對(duì)透明基板103a大致垂直方向入射的入射光的光軸105由全息元件130a衍射，斜著入射到液晶層111。在液晶層111中受到調(diào)制而出射的光由全息元件130b衍射，在相對(duì)透明基板大致垂直方向上衍射并通過(guò)檢偏元件116。全息元件130a的構(gòu)成可使通過(guò)偏振光元件115的偏振光衍射，另一方面，全息元件130b的構(gòu)成可使通過(guò)檢偏元件116的偏振光衍射。偏振光元件115及檢偏元件116是正交尼科耳配置。(實(shí)施例14)迄今敘述的主要是在包含液晶板100的兩片基板的法線的平面內(nèi)液晶分子的取向變位的方式，而在本實(shí)施例中將介紹在與構(gòu)成液晶板100的兩片基板的平行平面內(nèi)液晶分子的取向變位的方式。構(gòu)成液晶板100的兩片基板的平行平面內(nèi)液晶分子的取向變位的方式的具體示例為(1)藉助相對(duì)基板主要是平行的電場(chǎng)分量在兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向之間進(jìn)行切換的方式，(2)利用強(qiáng)介電性液晶材料在兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向之間進(jìn)行切換的方式，(3)利用反強(qiáng)介電性液晶材料在兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向之間進(jìn)行切換的方式等等。
入射到液晶層的入射光的光軸位于與上述兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向中的一個(gè)大致垂直的平面內(nèi)，并且上述入射光從相對(duì)上述基板的法線方向以規(guī)定的角度傾斜的方向入射到液晶層。據(jù)此，在上述兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向中的一個(gè)取向方向狀態(tài)中，入射光的偏振光狀態(tài)不經(jīng)調(diào)制就是黑顯示，而在一個(gè)取向方向狀態(tài)中入射光的偏振光狀態(tài)經(jīng)過(guò)調(diào)制就是白顯示。如果是可在上述兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向之間連續(xù)地調(diào)制取向方向的方式，就可以顯示中間色調(diào)。另外，就像在采用強(qiáng)介電性液晶的場(chǎng)合，在上述兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向之間取離散取向方向的場(chǎng)合，通過(guò)脈沖幅度調(diào)制可顯示中間色調(diào)。
根據(jù)這些實(shí)施例，在包括至少一個(gè)是透明的兩片基板、和夾持于上述兩片基板中的液晶層，在上述兩片基板至少一個(gè)上具有多個(gè)像素和對(duì)上述多個(gè)像素驅(qū)動(dòng)液晶層的有源元件的液晶顯示元件中，入射到液晶層的入射光的光軸處于與液晶分子的取向方向大致垂直的平面內(nèi)，且上述入射光從相對(duì)上述基板的法線方向以規(guī)定的角度傾斜的方向入射到液晶層，由于液晶分子稍微移動(dòng)就可以進(jìn)行所希望的相位調(diào)制，可以大幅度地降低液晶驅(qū)動(dòng)電壓。
黑顯示狀態(tài)是在液晶分子的取向方向和入射偏振光的偏振光軸正交或平行，液晶層的相位調(diào)制極小的狀態(tài)下進(jìn)行的。因此，在保持黑色水平很小獲得良好的對(duì)比度的同時(shí)，由于黑色水平的波長(zhǎng)依賴關(guān)系及溫度依賴關(guān)系很小，所以可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的對(duì)比度。此外。由于在液晶分子的取向方向的正交平面內(nèi)視野角特性良好，即使投影顯示裝置的F值降低也可以維持高對(duì)比度，顯示裝置的亮度和高對(duì)比度可以共存。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明可以提供降低液晶驅(qū)動(dòng)電壓的液晶顯示元件，以及使用此液晶顯示元件的顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示元件，包括全反射基板，透明基板，和上述兩片基板中夾持的液晶層，上述兩片基板中的至少一個(gè)上具有多個(gè)像素和對(duì)多個(gè)像素驅(qū)動(dòng)液晶層的有源元件，其特征在于入射到上述液晶層的入射光的光軸位于與上述兩片基板中的至少一個(gè)基板上的液晶分子的取向方向基本上垂直的平面內(nèi)，并且上述入射光是以從上述基板的法線方向以規(guī)定的角度傾斜的方向入射到液晶層。
2.如權(quán)利要求1中所記載的液晶顯示元件，其特征在于入射到上述的液晶層的入射光的偏振光方向相對(duì)于上述液晶分子的取向方向?yàn)榛旧洗怪被蛘咂叫小?br> 3.如權(quán)利要求2中所記載的液晶顯示元件，其特征在于上述液晶層的液晶分子的取向?yàn)榫鶆蛉∠颉?br> 4.如權(quán)利要求2中所記載的液晶顯示元件，其特征在于上述液晶層的液晶分子的取向?yàn)榫Q取向。
5.如權(quán)利要求3中所記載的液晶顯示元件，其特征在于構(gòu)成為使上述液晶層光路的主軸和基板的法線方向形成的角度，在光從上述基板出射到空氣中時(shí)，大于全反射角。
6.如權(quán)利要求4中所記載的液晶顯示元件，其特征在于構(gòu)成為使上述液晶層光路的主軸和基板的法線方向形成的角度，在光從上述基板出射到空氣中時(shí)，大于全反射角。
7.如權(quán)利要求3中所記載的液晶顯示元件，其特征在于構(gòu)成為使上述液晶層光路的主軸和基板的法線方向形成的角度大于上述基板和空氣之間的布儒斯特角。
8.如權(quán)利要求4中所記載的液晶顯示元件，其特征在于構(gòu)成為使上述液晶層光路的主軸和基板的法線方向形成的角度大于上述基板和空氣之間的布儒斯特角。
9.如權(quán)利要求3中所記載的液晶顯示元件，其特征在于包括全息元件，該全息元件基本上不會(huì)對(duì)入射p偏振光發(fā)生衍射，而是使通過(guò)接受上述液晶層調(diào)制而發(fā)生的s偏振光在液晶顯示元件的大致垂直方向上發(fā)生衍射。
10.如權(quán)利要求4中所記載的液晶顯示元件，其特征在于包括全息元件，該全息元件基本上不會(huì)對(duì)入射p偏振光發(fā)生衍射，而是使通過(guò)接受上述液晶層調(diào)制而發(fā)生的s偏振光在液晶顯示元件的大致垂直方向上發(fā)生衍射。
11.如權(quán)利要求3中所記載的液晶顯示元件，其特征在于包括在上述各像素中包含的衍射光柵，使通過(guò)接受上述液晶層調(diào)制而發(fā)生的s偏振光在液晶顯示元件的大致垂直方向上發(fā)生衍射。
12.如權(quán)利要求4中所記載的液晶顯示元件，其特征在于包括在上述各像素中包含的衍射光柵，使通過(guò)接受上述液晶層調(diào)制而發(fā)生的s偏振光在液晶顯示元件的大致垂直方向上發(fā)生衍射。
13.如權(quán)利要求2中所記載的液晶顯示裝置，其特征在于包括主要由與上述基板平行的電場(chǎng)分量驅(qū)動(dòng)的液晶層，在兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向之間切換，入射到上述液晶層的入射光的光軸位于與上述兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向中的一個(gè)取向方向大致垂直的平面內(nèi)，且上述入射光是以相對(duì)上述基板的法線方向以規(guī)定的角度傾斜入射到液晶層。
14.如權(quán)利要求2中所記載的液晶顯示裝置，其特征在于采用強(qiáng)電性液晶材料構(gòu)成液晶層，并且在兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向之間切換，入射到上述液晶層的入射光的光軸位于與上述兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向中的一個(gè)取向方向大致垂直的平面內(nèi)，且上述入射光是以相對(duì)上述基板的法線方向以規(guī)定的角度傾斜入射到液晶層。
15.如權(quán)利要求2中所記載的液晶顯示裝置，其特征在于采用反強(qiáng)電性液晶材料構(gòu)成液晶層，并且在兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向之間切換，入射到上述液晶層的入射光的光軸位于與上述兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向中的一個(gè)取向方向大致垂直的平面內(nèi)，且上述入射光是以相對(duì)上述基板的法線方向以規(guī)定的角度傾斜入射到液晶層。
16.一種液晶顯示元件，包括透明的兩片基板，在上述兩片基板中夾持的液晶層，上述兩片基板中的至少一個(gè)上具有多個(gè)像素和對(duì)多個(gè)像素驅(qū)動(dòng)液晶層的有源元件，其特征在于入射到上述液晶層的入射光的光軸處于與上述兩片基板中的至少一個(gè)基板上的液晶分子的取向方向基本上垂直的平面內(nèi)，并且上述入射光是以從上述基板的法線方向以規(guī)定的角度傾斜的方向入射到液晶層。
17.如權(quán)利要求16中所記載的液晶顯示元件，其特征在于入射到上述的液晶層的入射光的偏振光方向相對(duì)上述液晶分子的取向方向?yàn)榛旧洗怪被蛘咂叫小?br> 18.如權(quán)利要求17中所記載的液晶顯示元件，其特征在于上述液晶層的液晶分子的取向?yàn)榫鶆蛉∠颉?br> 19.如權(quán)利要求17中所記載的液晶顯示元件，其特征在于上述液晶層的液晶分子的取向?yàn)榫Q取向。
20.如權(quán)利要求18中所記載的液晶顯示元件，其特征在于構(gòu)成為使上述液晶層光路的主軸和基板的法線方向形成的角度，在光從上述基板出射到空氣中時(shí)，大于全反射角。
21.如權(quán)利要求19中所記載的液晶顯示元件，其特征在于構(gòu)成為使上述液晶層光路的主軸和基板的法線方向形成的角度，在光從上述基板出射到空氣中時(shí)，大于全反射角。
22.如權(quán)利要求18中所記載的液晶顯示元件，其特征在于構(gòu)成為使上述液晶層光路的主軸和基板的法線方向形成的角度大于上述基板和空氣之間的布儒斯特角。
23.如權(quán)利要求19中所記載的液晶顯示元件，其特征在于構(gòu)成為使上述液晶層光路的主軸和基板的法線方向形成的角度大于上述基板和空氣之間的布儒斯特角。
24.如權(quán)利要求18中所記載的液晶顯示元件，其特征在于包括全息元件，該全息元件基本上不會(huì)對(duì)入射p偏振光發(fā)生衍射，而是使通過(guò)接受上述液晶層調(diào)制而發(fā)生的s偏振光在液晶顯示元件的大致垂直方向上發(fā)生衍射。
25.如權(quán)利要求19中所記載的液晶顯示元件，其特征在于包括全息元件，該全息元件基本上不會(huì)對(duì)入射p偏振光發(fā)生衍射，而是使通過(guò)接受上述液晶層調(diào)制而發(fā)生的s偏振光在液晶顯示元件的大致垂直方向上發(fā)生衍射。
26.如權(quán)利要求18中所記載的液晶顯示元件，其特征在于包括在上述各像素中包含的衍射光柵，使通過(guò)接受上述液晶層調(diào)制而發(fā)生的s偏振光在液晶顯示元件的大致垂直方向上發(fā)生衍射。
27.如權(quán)利要求19中所記載的液晶顯示元件，其特征在于包括在上述各像素中包含的衍射光柵，使通過(guò)接受上述液晶層調(diào)制而發(fā)生的s偏振光在液晶顯示元件的大致垂直方向上發(fā)生衍射。
28.如權(quán)利要求18中所記載的液晶顯示元件，其特征在于包括上述液晶層前后的全息元件，入射側(cè)的全息元件對(duì)從與基板大致垂直的方向上入射的入射光進(jìn)行衍射并斜著入射到液晶層，一個(gè)出射側(cè)的全息元件對(duì)從液晶層出射的光在與基板大致垂直的方向上進(jìn)行衍射，上述入射側(cè)的全息元件對(duì)入射偏振光進(jìn)行衍射，上述出射側(cè)的全息元件對(duì)處于與入射偏振光正交的偏振光狀態(tài)的出射偏振光進(jìn)行衍射。
29.如權(quán)利要求19中所記載的液晶顯示元件，其特征在于包括上述液晶層前后的全息元件，入射側(cè)的全息元件對(duì)從與基板大致垂直的方向上入射的入射光進(jìn)行衍射并斜著入射到液晶層，一個(gè)出射側(cè)的全息元件對(duì)從液晶層出射的光在與基板大致垂直的方向上進(jìn)行衍射，上述入射側(cè)的全息元件對(duì)入射偏振光進(jìn)行衍射，上述出射側(cè)的全息元件對(duì)處于與入射偏振光正交的偏振光狀態(tài)的出射偏振光進(jìn)行衍射。
30.如權(quán)利要求17中所記載的液晶顯示裝置，其特征在于包括主要由與上述基板平行的電場(chǎng)分量驅(qū)動(dòng)的液晶層，在兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向之間切換，入射到上述液晶層的入射光的光軸位于與上述兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向中的一個(gè)取向方向大致垂直的平面內(nèi)，且上述入射光是以從上述基板的法線方向以規(guī)定的角度傾斜入射到液晶層。
31.如權(quán)利要求17中所記載的液晶顯示裝置，其特征在于包括主要由與上述基板平行的電場(chǎng)分量驅(qū)動(dòng)的液晶層，在兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向之間切換，入射到上述液晶層的入射光的光軸位于與上述兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向中的一個(gè)取向方向大致垂直的平面內(nèi)，且上述入射光是以從上述基板的法線方向以規(guī)定的角度傾斜入射到液晶層。
32.如權(quán)利要求17中所記載的液晶顯示裝置，其特征在于采用強(qiáng)電性液晶材料構(gòu)成液晶層，并且在兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向之間切換，入射到上述液晶層的入射光的光軸位于與上述兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向中的一個(gè)取向方向大致垂直的平面內(nèi)，且上述入射光是以從上述基板的法線方向以規(guī)定的角度傾斜入射到液晶層。
33.如權(quán)利要求17中所記載的液晶顯示裝置，其特征在于采用反強(qiáng)電性液晶材料構(gòu)成液晶層，并且在兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向之間切換，入射到上述液晶層的入射光的光軸位于與上述兩狀態(tài)的液晶分子的取向方向中的一個(gè)取向方向大致垂直的平面內(nèi)，且上述入射光是以從上述基板的法線方向以規(guī)定的角度傾斜入射到液晶層。
34.一種顯示裝置，其特征在于包括光源，將上述光源發(fā)出的白色光分離為三原色光的色分離光學(xué)系統(tǒng)，與上述三原色的各色對(duì)應(yīng)的權(quán)利要求1中記載的液晶顯示元件，其構(gòu)成為使由上述色分離光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行色分離的三原色光相對(duì)上述各液晶顯示元件在斜向方向上入射，還包括從上述液晶顯示元件以與元件大致垂直方向出射的出射光進(jìn)行色合成的色合成光學(xué)系統(tǒng)，以及將通過(guò)上述各色合成光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行色合成的光投射出去的投影透鏡。
35.一種顯示裝置，其特征在于包括光源，將上述光源發(fā)出的白色光分離為三原色光的色分離光學(xué)系統(tǒng)，與上述三原色的各色對(duì)應(yīng)的權(quán)利要求16中記載的液晶顯示元件，其構(gòu)成為使由上述色分離光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行色分離的三原色光相對(duì)上述各液晶顯示元件在斜向方向上入射，還包括從上述液晶顯示元件以與元件大致垂直方向出射的出射光進(jìn)行色合成的色合成光學(xué)系統(tǒng)，以及將通過(guò)上述各色合成光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行色合成的光投射出去的投影透鏡。
36.如權(quán)利要求34中所記載的顯示裝置，其特征在于上述光源的光軸和投影透鏡的光軸大概平行或是相互扭曲成約90度角參差不齊平行地進(jìn)行配置，在上述色分離光學(xué)系統(tǒng)和上述各液晶顯示元件的光路上配置可改變光軸的光學(xué)棱鏡。
37.如權(quán)利要求35中所記載的顯示裝置，其特征在于上述光源的光軸和投影透鏡的光軸大概平行或是相互扭曲成約90度角參差不齊平行地進(jìn)行配置，在上述色分離光學(xué)系統(tǒng)和上述各液晶顯示元件的光路上配置可改變光軸的光學(xué)棱鏡。
全文摘要
提供液晶顯示元件及使用它的顯示裝置。該液晶顯示元件包括至少一個(gè)是透明的兩片基板，和夾持于上述兩片基板中的液晶層，在上述兩片基板的至少一個(gè)上具有多個(gè)像素和對(duì)上述多個(gè)像素驅(qū)動(dòng)液晶層的有源元件，入射到液晶層的入射光的光軸處于與兩片基板中的至少一個(gè)上的液晶分子的取向方向基本上垂直的平面內(nèi)，并且上述入射光是以從上述基板的法線方向以規(guī)定的角度傾斜的方向入射到液晶層，由于液晶分子稍微移動(dòng)就可以進(jìn)行所希望的相位調(diào)制，可以大幅度地降低液晶驅(qū)動(dòng)電壓。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1410807SQ0210644
公開(kāi)日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2002年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月28日
發(fā)明者廣田升一, 津村誠(chéng), 竹本一八男, 中川英樹(shù), 大內(nèi)敏, 今長(zhǎng)谷太郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所