液晶显示元件及使用它的投影型液晶显示装置制造方法及图纸

提供液晶显示元件及使用它的显示装置。该液晶显示元件包括：至少一个是透明的两片基板，和夹持于上述两片基板中的液晶层，在上述两片基板的至少一个上具有多个像素和对上述多个像素驱动液晶层的有源元件，入射到液晶层的入射光的光轴处于与两片基板中的至少一个上的液晶分子的取向方向基本上垂直的平面内，并且上述入射光是以从上述基板的法线方向以规定的角度倾斜的方向入射到液晶层，由于液晶分子稍微移动就可以进行所希望的相位调制，可以大幅度地降低液晶驱动电压。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本装置涉及液晶显示装置，特别是涉及降低驱动电压的液晶显示装置。作为反射型液晶显示板用的液晶显示方式的一例，如SID(信息显示学会)’90 Digest，p.327中记载的，液晶分子的取向与液晶板基板接近垂直，在外加电压时液晶分子的倾斜方向和入射光的偏振光方向错开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为前提。作为典型的透射型液晶显示方式可以举出Molecular Crystals and LiquidCrystals.Letters Section，2，p.139(1985)中记载的扭曲向列模式为例。或者，下面列举几个以光束斜着照射到液晶板上为前提的方式。其中有在SPIE会议录，3634，p.80及日本专利特开平9-189809号公报中记载的例子。在SPIE会议录，3634，p.80中记载的方式中相对液晶板的入射角度至多为20度至30度。所采用的液晶显示方式基本上是以入射光以较近垂直的方向入射到液晶层为前提的显示方式为基础，只对液晶层厚度等的构成参数，针对入射角度的错开条件进行优化的方式。并且，假设入射到液晶板的入射角度为30度，则在光从空气中入射到玻璃中时，根据斯涅耳定律角度会发生改变，光入射到液晶层的角度减少到约19.5度。还有，在日本专利特开平9-189809号公报中记述的方式中，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变化使得入射到液晶层角度变得很浅。在此方式中光入射到液晶层的入射角度最大为大约10度。其原因是由于投影光学系统的F值的制约使得出射角度不能大。比如，在入射到液晶层的入射角度为10度的场合，出射到液晶层外部的出射角度为15度，相当于F值为2。液晶显示方式基本上采用上述的以入射光接近垂直入射到液晶层为前提的显示方式。为了使投影型液晶显示装置中使用的液晶板低成本化，液晶板尺寸小型化最为有效。为了使液晶板尺寸小型化，必须减小像素尺寸。现有的采用向列型液晶的液晶显示方式的驱动电压一般大约是3Vrms(均方根值)至6Vrms，不算低。但是，由于液晶必需是交流驱动，驱动电压幅度必须是6V至12V。构成用于控制这样大电压的驱动电路的晶体管和像素晶体管必需是耐高压的晶体管，这必然为晶体管尺寸小型化受到限制，妨碍晶体管小型化。现有方式的像素尺寸的限度大约为8μm至10μm。根据本申请的一种实施形态的液晶显示元件，包括至少一个是透明的两片基板，和夹持于此两片基板中的液晶层，在两片基板的至少一个上具有多个像素和对多个像素驱动液晶层的有源元件，入射到液晶层的入射光的光轴处于与两片基板中的至少一个基板上的液晶分子的取向方向基本上垂直的平面内，并且入射光是以从基板的法线方向以规定的角度倾斜的方向入射到液晶层。此外，入射到液晶显示元件的液晶层的入射光的偏振光方向相对液晶分子的取向方向为基本上垂直或者平行。另外，液晶显示元件的液晶层的液晶取向为均匀(homogenous)取向或者均称(homotropic)取向。还有，液晶显示元件也可以以反射型或者透射型的任何一种方式实现。另外还有，采用液晶显示元件的显示装置还包括用来将从液晶显示元件的外部向元件入射的光的入射角维持于液晶层中的装置，因可以使此液晶层光路的主轴和基板的法线方向形成的角度，在光从基板出射到空气中时，大于全反射角。还有，本专利技术的采用液晶显示元件的显示装置还包括用来将从液晶显示元件的外部向元件入射的光的入射角维持于液晶层中的装置，因可以使此液晶层光路的主轴和基板的法线方向形成的角度大于布儒斯特角(全偏振角)。还有，本专利技术的液晶显示元件包括全息元件，此全息元件的构成形态基本上不会对入射p偏振光发生衍射，而是使通过接受液晶层调制而发生的s偏振光在液晶显示元件的大致垂直方向上发生衍射。还有，本专利技术的液晶显示元件可构成为在各像素中包含衍射光栅。根据本申请的另一种实施形态，采用本专利技术的液晶显示元件的显示装置包括光源，将此光源发出的白色光分离为三原色光的色分离光学系统，以及与此三原色的各色对应的液晶显示元件，还包含构成为使由此色分离光学系统进行色分离的三原色光相对各液晶显示元件在斜向方向上入射，并对从液晶显示元件以与元件大致垂直方向出射的出射光进行色合成的色合成光学系统，以及将通过各色合成光学系统进行色合成的光投射出去的投影透镜。还有，此显示装置的光源的光轴和投影透镜的光轴大概平行或是相互扭曲成约90度角参差不齐平行地进行配置，在色分离光学系统和各液晶显示元件的光路上配置可改变光轴的光学棱镜。还有，本专利技术的液晶显示元件，包括由相对基板主要为平行的电场分量驱动的液晶层，或者是由强介电性液晶材料组成的液晶层，或者是由反强介电性液晶材料组成的液晶层，可在两状态的液晶分子的取向方向之间切换，并且入射到此液晶层的入射光的光轴位于与此两状态的液晶分子的取向方向中的一个取向方向大致垂直的平面内，且入射光是以相对基板的法线方向以规定的角度倾斜入射到液晶层。图2为照射光从空气中入射到液晶板的场合的实施例的说明图。图3为本专利技术的液晶显示元件的反射率与液晶层的外加电压的关系的测定结果。图4为用于使照射光入射到液晶板的入射角度和入射到液晶层的入射角度大致相等的光学系统的实施例的说明图。图5为采用全息元件的光学系统的实施例的说明图。图6为在像素电极上形成衍射光栅的实施例的说明图。图7为在六面体棱镜的出射侧的表面上涂敷铝及银等高反射率金属的实施例的说明图。图8为关于作为液晶分子对基板边界的倾斜角度的预倾角θLC的说明图。图9a和图9b为将垂直取向作为本专利技术的液晶显示元件的液晶取向应用的场合的实施例的说明图。附图说明图10a和图10b为关于六面体棱镜和入射光及出射光的关系的变化情况的说明图。图11为采用本专利技术的液晶显示元件的显示装置的实施例的说明图。图12为采用本专利技术的液晶显示元件的显示装置的另一实施例的说明图。图13为采用本专利技术的液晶显示元件的显示装置的另一实施例的说明图。图14为透射型液晶显示元件的实施例的说明图。图15为采用本专利技术的液晶显示元件的显示装置的另一实施例的说明图。图16为采用本专利技术的液晶显示元件的显示装置的另一实施例的说明图。图17为采用本专利技术的液晶显示元件的显示装置的另一实施例的说明图。图18为采用本专利技术的液晶显示元件的显示装置的另一实施例的说明图。实施专利技术的优选方式(实施例1)下面利用图1a及图1b对本实施例的液晶显示元件予以说明。图1a和图1b为本专利技术的液晶显示元件的液晶显示原理的说明图。液晶分子101夹持于反射基板102和透明基板103之间构成液晶层111。液晶分子101的取向状态为液晶分子相对各基板大致平行且扭曲角接近0度的均匀取向。液晶分子101的取向为相对各基板稍微倾斜，即具有一个所谓的预倾角。将液晶分子在反射基板102或透明基板103上投影时的纵轴方向称为液晶分子的取向方向。图1a示出在反射基板102和透明基板103之间施加0Vrms电压时的状态，而图1b示出在反射基板102和透明基板103之间施加规定电压时液晶分子相对基板形成与图1a不同的角度θLC的状态。入射光光轴105和出射光光轴106任何一个都处于相对液晶分子101的取向方向大致垂直的平面内，且与反射基板102的法线方向104形成规定的角度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶显示元件，包括：全反射基板，透明基板，和上述两片基板中夹持的液晶层，上述两片基板中的至少一个上具有多个像素和对多个像素驱动液晶层的有源元件，其特征在于： 入射到上述液晶层的入射光的光轴位于与上述两片基板中的至少一个基板上的液晶分子的取向方向基本上垂直的平面内，并且上述入射光是以从上述基板的法线方向以规定的角度倾斜的方向入射到液晶层。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：广田升一，津村诚，竹本一八男，中川英树，大内敏，今长谷太郎，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]