JPH0387722A - 背面投射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、透過−散乱型液晶表示素子を用いた背面投射
型液晶表示装置に関するものである。

［従来の技術］ 液晶デイスプレィは、近年その低消費電力、低電圧駆動
等の特長を生かして時計、電卓、各種家庭電気製品をは
じめ、パーソナルワードプロセッサー、ハンドベルトコ
ンピューター、ポケットＴＶ等の高密度高性能の表示装
置にまでに広く利用されている。

このような液晶表示素子は、ＴＮ（ツイストネマチック
）型液晶を用いるものが主流となっている。

従来は、ＴＮ型液晶表示素子では、漏れ電流は極めて小
さく、消費電力が少ないので、電池を電源とする用途に
は適しており、主として反射型で使用されていた。

しかし、室内で使用する用途に関しては、ＡＣラインか
ら電源をとるため、この低消費電力というメリットは重
要でなくなり、見映えのよい表示が求められている。

このため、このＴＮ型液晶表示素子に光源を組み合わせ
て透過型液晶表示装置として使用されることが増えてき
ている。

［発明の解決しようとする課題］ しかし、ＴＮ型液晶表示素子では、２枚の偏光板を必要
とするので、光の透過率が小さいという問題点を有して
いる。特に、カラーフィルターを用いてカラー表示を行
う場合には、入射する光の数％しか利用できないことと
なり、強い光源を必要とし、そのため結果として消費電
力を増加させたり、光源の発熱による液晶表示素子への
影響という問題点を生じていた。

一方、電極付基板間に、液晶物質が樹脂マトリクス中に
分散保持され、その樹脂マトリクスの屈折率が使用する
液晶物質の常光屈折率（ｎ、）とほぼ一致するようにさ
れた液晶樹脂複合体を挟持してなる透過−散乱型液晶素
子が主として窓等の調光体として、注目されてきている
。また、この透過−散乱型液晶素子を表示装置として使
用することも提案されている。

この透過−散乱型液晶素子は、偏光板を使用しなくてよ
いため、基本的には極めて明るい表示が容易に得られる
という利点を有している。

しかし、この透過−散乱型液晶素子は、裏側に光源を配
置して前方から直視すると、透過部分から光が透過して
くるのみでなく、散乱部分からも光が散乱して漏れてく
るため、調光体としてはあまり問題にならなかったが、
表示装置としては見た目のコン外ラストがよくないとい
う問題点を有している。このため、光源を併用した表示
装置としては、なかなか実用化が困難であった。

また、この透過−散乱型液晶素子を通常のブ、ロジェク
ションテレビのように大型のスクリーンに投射すること
も提案されている。しかし、この場合には、小型の透過
−散乱型液晶素子を十倍以上にも拡大して表示するため
、スペースが大幅に必要とするため、テレビのような特
定の目的にしか使用できないという問題点があった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、前述の課題を解決すべくなされたちのであり
、電極付基板間に、液晶物質が樹脂マトリクス中に分散
保持され、その樹脂マトリクスの屈折率が使用する液晶
物質の常光屈折率（ｎ、）とほぼ一致するようにされた
液晶樹脂複合体を挟持してなる透過−散乱型液晶表示素
子と、その片側に配置された光源と、その反対側に配置
されたスクリーンと、その透過−散乱型液晶表示素子と
スクリーンとの間に配置された散乱光を除去する光学手
段とからなる背面投射型液晶表示装置、及び、その散乱
光を除去する光学手段が、マイクロレンズアレイとスリ
ットとからなることを特徴とする背面投射型液晶表示装
置を提供するものである。

本発明の透過−散乱型液晶表示素子では、対の電極付基
板間に挟持される液晶材料として、電気的に散乱状態と
透過状態とを制御しつる液晶樹脂複合体を用いているた
め、偏光板が不要であり、透過時の光の透過率を大幅に
向上できる。このため、明るい表示が可能であり、明る
くコントラスｈの良い表示が得られる。

また、ＴＮ型液晶表示素子に必須の配向処理や発生する
静電気による配向の不良、電極や能動素子の破壊といっ
た問題点も避けられるので、液晶表示素子の製造歩留り
を大幅に向上させることができる。

さらに、この液晶樹脂複合体は、硬化後はフィルム状に
なっているので、基板の加圧による基板間短絡や、スペ
ーサーの移動による電極、配向、能動素子の破壊といっ
た問題点も生じにくい。

また、各画素に能動素子を設けたアクティブマトリクス
液晶表示素子とした場合、この液晶樹脂複合体は、比抵
抗が従来のＴＮモードの場合と同等であり、ＤＳ（動的
散乱）モードのように大きな蓄積容量を画素電極毎に設
けなくてもよく、能動素子の設計が容易で、かつ、液晶
表示素子の消費電力を少なく保つことができる。従って
、ＴＮモードの従来の液晶表示素子の製造工程から、配
向膜形成工程を除くだけで製造が可能になるので、生産
が容易である。

必要に応じて、画素電極に設けられる能動素子としては
、トランジスタ、ダイオード、非線形抵抗素子等があり
、必要に応じて１つの画素に２以上の能動素子が配置さ
れていてもよい。

このような能動素子とこれに接続された画素電極とを設
けたアクティブマトリクス基板と、対向電極を設けた対
向電極基板との間に上記液晶樹脂複合体を挟んで液晶表
示素子とする。

光源としては、従来から公知の光源が使用できる。特に
、液晶表示素子の面に均一に光が供給可能な面発光光源
が好ましい。また、点光源もしくは線光源を用いる場合
には、拡散板、導光板等を用いて、均一に供給されるよ
うにすればよい。

本発明では、長い距離を投射するのではないため、通常
のプロジェクションテレビに用いるような大掛かりな投
射用光源は必要としなく、従来の通常の液晶表示素子に
用いられていたような光源で使用可能である。

透過−散乱型液晶表示素子とスクリーンとの間に配置さ
れる散乱光を除去する光学手段としては、透過−散乱型
液晶表示素子に対して光源とは反対の側に近接配置され
たスクリーンに、透過−散乱型液晶表示素子を透過して
きた光のみを到達させ、透過−散乱型液晶表示素子で散
乱した光はカットすることができる光学手段であれば使
用できる。

具体的には、マイクロレンズアレイとスリットとからな
る光学系がある。この場合には、透過−散乱型液晶表示
素子を透過してきた直進光のみがマイクロレンズで集光
され、その焦点の位置に配置されたスリットを透過し、
スクリーンに光が到達する。一方、透過−散乱型液晶表
示素子の散乱部分で散乱させられた光は直進してこない
ため、マイクロレンズで集光されてもその焦点を通過し
なく、スリットにより遮られるため、スクリーンには到
達しない。

これにより、散乱光は除去され、直進してきた透過光の
みがスクリーンに到達するので、コントラストのよい明
るい表示が得られる。

このスリットは、マイクロレンズアレイの焦点の位置に
小さな孔が開いた板状のものであればよい。

また、マイクロレンズアレイとスリットとからなる光学
系の代わりに、孔の径に対して孔の長さが２倍以上の微
細な孔が多数開いた多孔板が使用できるが、透過光線が
充分活用できないので、表示が暗くなる。

スクリーンは、マイクロレンズアレイとスリットの距離
と同じ距離だけスリットから離して配置すればよい。こ
れにより、スクリーン上には、透過−散乱型液晶表示素
子と同じ大きさに（等倍）に表示される。

本発明では、液晶表示素子として、電極付基板間に液晶
物質が樹脂マトリクス中に分散保持され、その樹脂マト
リクスの屈折率が使用する液晶の常光屈折率（ｎｏ）と
ほぼ一致するようにされた透過−散乱型の液晶樹脂複合
体を挟持した液晶表示素子を用いているため、明るく、
高いコントラスト比が容易に得られるという特長を有し
ている。

具体的には、本発明では、液晶表示素子として細かな孔
の多数形成された樹脂マトリクスとその孔の部分に充填
された液晶物質とからなる液晶樹脂複合体を電極付基板
間に挟持し、その電極間への電圧の印加状態により、そ
の液晶物質の屈折率が変化し、樹脂マトリクスの屈折率
と液晶物質の屈折率との関係が変化し、両者の屈折率が
一致した時には透過状態となり、屈折率が異なった時に
は散乱状態となるような液晶表示素子が使用できる。

この細かな孔の多数形成された樹脂マトリクスとその孔
の部分に充填された液晶物質とからなる液晶樹脂複合体
は、マイクロカプセルのような液泡内に液晶物質が封じ
込められたような構造であるが、個々のマイクロカプセ
ルが完全に独立していなくてもよく、多孔質体のように
個々の液晶物質の液泡が細隙を介して連通していてもよ
い。

本発明の液晶表示素子に用いる液晶樹脂複合体は、液晶
物質と、樹脂マトリクスを構成する材料とを混ぜ合わせ
て溶液状またはラテックス状にしておいて、これを光硬
化、熱硬化、溶媒除去による硬化、反応硬化等させて樹
脂マトリクスを分離し、樹脂マトリクス中に液晶物質が
分散した状態をとるようにすればよい。

使用する樹脂を、光硬化または熱硬化タイプにすること
により、密閉系内で硬化できるため好ましい。

特に、光硬化タイプの樹脂を用いることにより、熱によ
る影響を受けなく、短時間で硬化させることができ好ま
しい。

具体的な製法としては、従来の通常の液晶表示素子の製
造方法ヒ同様に、シール材を用いてセルを形成し、注入
口から未硬化の樹脂マトリクスと液晶物質との混合物を
注入し、注入口を封止して後、光照射をするか加熱して
硬化させることもできる。

また、本発明の液晶表示素子の場合には、シール材を用
いな（、例えば、一方の電極付基板上に未硬化の樹脂マ
トリクスと液晶物質との混合物を供給し、その後、他方
の電極付基板を重ねて、光照射等により硬化させること
もできる。

もちろん、その後、周辺にシール材を塗布して周辺をシ
ールしてもよい。この製法によれば、単に未硬化の樹脂
マトリクスと液晶物質との混合物をロールコーし、スピ
ンコード、印刷、デイスペンサーによる塗布等の供給を
すればよいため、注入工程が簡便であり、生産性が極め
てよい。

また、これらの未硬化の樹脂マトリクスと液晶物質との
混合物には、基板間隙制御用のセラミック粒子、プラス
チック粒子、ガラス繊維等のスペーサー、顔料、色素、
粘度調整剤、その池水発明の性能に悪影響を与えない添
加剤を添加してもよい。

この素子に、この硬化工程の際に特定の部分のみに十分
高い電圧を印加した状態で硬化させるここにより、その
部分を常に光透過状態にすることができるので、固定表
示したいものがある場合には、そのような常透過部分を
形成してもよい。

このような本発明の液晶樹脂複合体を使用した液晶表示
素子の応答時間は、電圧印加の立ち上りが３Ｎ５０ｍｓ
ｅｃ程度、電圧除去の立ち下がり１０〜８０ｍ５ｅｃ程
度であり、従来のＴＮモードの液晶表示素子よりも速い
。

また、その電圧−透過率の電気光学特性は、従来のＴＮ
モードの液晶表示素子よりも比較的なだらかであり、階
調表示のための駆動も容易である。

なお、この液晶樹脂複合体を使用した液晶表示素子の透
過状態での透過率は高いほどよく、散乱状態でのヘイズ
値は８０％以上であることが好ましい。

本発明では、電圧を印加している状態で、樹脂マトリク
ス（硬化後の）の屈折率が、使用する液晶物質の常光屈
折率（ｎｏ）と一致するようにされる。

これにより、樹脂マトリクスの屈折率と液晶物質の屈折
率とが一致した時に光が透過し、致しない時に光が散乱
（白濁）することになる。この素子の散乱性は、従来の
ＤＳモードの液晶表示素子の場合よりも高く、高いコン
トラスト比の表示が得られる。

使用する液晶物質の屈折率異方性Δｎ（二〇。

−ｎ、）は、無電界時における散乱性に寄与し、高い散
乱性を得るには、ある程度以上大きいことが好ましく、
具体的にはΔｎ＞０．１８が好ましい条件である。また
、使用する液晶の常光屈折率ｎ０は樹脂マトリクスの屈
折率ｎ、とほぼ一致するこヒが好ましく、この時電界印
加時に高い透明性が得られる。具体的にはｎｏ　　Ｏ−
０３＜　ｎｐ＜　ｎ。

＋０．０５の関係を満たすことが好ましい。

また、無電界時の散乱性を向上させるには、液晶樹脂複
合体の動作可能な液晶の体積分率Φを増加させることが
有効であり、Φ〉２０％が好ましく、より高い散乱性を
有するにはΦ〉３５％が好ましい。一方Φがあまり大き
くなると、液晶樹脂複合体の構造安定性が悪くなるため
、Φ〈７０％が好ましい。

本発明の液晶表示素子は、電界が印加されていない場合
は、配列していない液晶物質と、樹脂マトリクスの屈折
率の違いにより、散乱状態（つまり白濁状態）を示す。

このため、本発明のように投射型表示装置として用いる
場合には、電極のない部分は光が散乱され、画素部分（
セグメント部分）以外の部分に遮光膜を設けなくても、
光が投射スクリーンに到達しないため、黒く見える。こ
のことにより、画素以外の部分からの光の漏れを防止す
るために、画素以外の部分を遮光膜等で遮光する必要が
ないこととなり、遮光膜の形成工程が不要となるという
利点も有する。

これに所望の画素に電界を印加する。この電界を印加さ
れた画素部分では、液晶が配列し、液晶の常光屈折率（
ｎｏ）と樹脂マトリクスの屈折率（ｎｐ）とが一致する
ことにより透過状態を示し、当該所望の画素で光が透過
することとなり、投射スクリーンに明るく表示される。

この素子に、この硬化工程の際に特定の部分のみに充分
に高い電圧を印加した状態で硬化させてやることにより
、その部分を常に光透過状態とすることができるので、
固定表示したいものがある場合には、そのような常透過
部分を形成してもよい。

また、本発明の背面投射型液晶表示装置は、カラーフィ
ルターを設けることによりカラー表示を行うことができ
る。このカラーフィルターは、単色であっても、複数色
であってもよく、高コントラスト化のためには光源側の
基板側に設けることが好ましい。このカラーフィルター
は、基板の内面側、即ち、電極面の上または下に設けて
もよいし、外側に設けてもよい。

また、液晶樹脂複合体中に染料、顔料等を混入しておく
ことにより、カラー表示を行うようにしでもよい。

また、部分的に光源の色を変えたり、表示内容によって
、光源の色を変えて表示するようにしてもよい。

第１図は、本発明の背面投射型液晶表示装置の断面図で
ある。

第１図において、　１は光源、２は液晶表示素子、　３
．４はガラス、プラスチック等の基板、５はトランジス
タ、ダイオード、非線形抵抗素子等の能動素子％　６．
７はＩ　Ｔ　Ｏ（ＩｎａＯｓ−ＳｎＯｉ）。

５ｎ０２等の電極、８は液晶樹脂複合体、９はマイクロ
レンズアレイ、ｌＯはその焦点に配置されたスリット、
１１は画像が投射されるスクリーン、１２はその下方の
観察者を示している。

この液晶表示素子２は、一対の電極６．７を設けられた
基板３．４の間に、液晶物質が樹脂マトリクス中に分散
保持され、その樹脂マトリクスの屈折率が使用する液晶
物質の常光屈折率（ｎｏ）とほぼ一致するようにされた
液晶樹脂複合体８を挟持してなる透過−散乱型液晶表示
素子である。

これにより、この透過−散乱型液晶表示素子の画素が透
過状態にある時には、光源ｌから出た光は液晶表示素子
２をそのまま直進透過し、マイクロレンズアレイ９によ
り集光され、その焦点に配置されたスリット１０を通過
してスクリーン１１に投射され、図の下方の観察者１２
に明るい表示として視認されることとなる。また、この
透過−散乱型液晶表示素子の画素が散乱状態にある時に
は、光源ｌから出た光は液晶表示素子２で散乱されるた
め、マイクロレンズアレイ９により集光されるが、その
焦点に配置されたスリットｌＯをほとんど通過できずに
スクリーン１１に投射され、図の下方の観察者１２に暗
い表示として視認されることとなる。

この光源から液晶表示素子に入射する光は平行光線であ
ることが好ましい。しかし、本発明では通常の投射型表
示装置にように大画面に拡大表示するものでないため、
短い光路で投射されるため、完全に平行光線でなくても
表示が可能である。

スリット１０はマイクロレンズアレイ９の各焦点に配置
される。マイクロレンズアレイ９のマイクロレンズは、
上記例のようにドツト状の画素の場合には、１つの画素
に１個のマイクワレンズが対応するようにされればよい
。７セグメントによる臼の字表示やバーグラフの表示の
ように細長いセグメントを画素とする場合には、１つの
画素が複数のマイクロレンズに対応するようにされるこ
とが好ましい。また、画素がドツト状の場合、複数の画
素が１個のマイクロレンズに対応するようにされてもよ
い。例えば、ＲＧＢａ色で３個の画素で現実には１個の
画素をフルカラーで表現する場合等、マイクロレンズで
左右反転もしくは上下反転して表示されても実質的に影
響がない。さらに、１６個の画素が１個のマイクロレン
ズに対応する場合には、駆動の際に観察者が正常に見え
るように１６個の画素群毎に左右反転かつ上下反転して
駆動するこヒにより、面倒ではあるが対応可能である。

表示装置の大きさ、画素の大きさ等にもよるが、マイク
ロレンズのピッチはおおむね０．１〜２０ｍｍ、焦点距
離は０．１〜２０ｍｍ程度ヒされる。

もっとも、この焦点距離をあまり短（すると、散乱光が
除去されにくくなるので、焦点距離は１ｍｍ以上とする
ことが好ましい。

また、スリットの孔の径は、１個のマイクワレンズの大
きさ、即ち、マイクロレンズのピッチの数分の１から数
十分の１程度とされればよく、コントラスト比、明るさ
、個々のマイクロレンズの焦点距離のずれの程度等を考
慮して定められればよい。

また、マイクロレンズの形状は球面レンズとしてもよい
し、非球面レンズとしてもよい。細かい表示が必要な場
合には、非球面レンズとする方が収差を補正できるため
好ましい。

本発明の電極は、画素で両方の電極が対向するようにバ
ターニングされればよい。簡単なパターンの場合には、
通常の電極でよいが、複雑なパターンを表示する場合に
は、この液晶樹脂複合体を用いた液晶表示素子はダイナ
ミック駆動特性は良くないので、各画素に能動素子を設
けることが好ましい。能動素子を設ける場合、としてＴ
ＰＴ　（薄膜トランジスタ）等の３端子素子を使用する
場合、反対側の電極基板は全画素共通のベタ電極を設け
ればよいが、ＭＩＭ素子、ＰＩＮダイオード等の２端子
素子を用いる場合には、複数のパターンにパターニング
をされる。

また、能動素子を設ける場合、ＴＰＴを用いる場合には
、半導体材料としてはシリコンが好適であり、非晶質シ
リコン、多結晶シリコン等が使用できる。特に多結晶シ
リコンは、非晶質シリコンのように感光性がないため、
光源からの光を遮光膜により遮光しなくても誤動作しな
く、好ましい。この多結晶シリコンは２本発明のように
投射型液晶表示装置として用いる場合に、強い投射用光
源を利用でき、明るい表示が得られる。

また、従来のＴＮ型液晶表示素子の場合には、画素間か
らの光の漏れを抑止するために、画素間に遮光膜を形成
することが多く、このついでに能動素子部分にも同時遮
光膜を形成することができ、能動素子部分に遮光膜を形
成することは全体の工程にあまり影響を与えない。即ち
、能動素子として多結晶シリコンを用いて、能動素子部
分に遮光膜を形成しないことにしても、画素間に遮光膜
を形成する必要があれば、工程を減らすことはできない
。

これに対して、本発明では、前述の如く、樹脂マＬリク
スの屈折率が使用する液晶の常光屈折率（ｎ、Ｈ：はぼ
一致するようにされた液晶樹脂複合体を使用しているた
め、電界を印加しない部分では光が散乱して投射された
スクリーン上では黒くなるため、画素間に遮光膜を形成
しなくてよい。このため、能動素子として多結晶シリコ
ンを用いた場合、能動素子部分に遮光膜を形成しなくて
もよいので、遮光膜を形成する工程をなくすことができ
、工程を減らすことができ、生産性が向上する。

本発明の背面投射型液晶表示装置は、このほか赤外線カ
ットフィルター、紫外線カツトフィルター等を積層した
り、文字、図形等を印刷したりしてもよいし、複数枚の
液晶表示素子を用いたりするようにしてもよい。

本発明では、前述の液晶樹脂複合体を構成する未硬化の
樹脂として光硬化性樹脂を用いる場合、光硬化ビニル系
樹脂の使用が好ましい。

具体的には、光硬化性アクリル系樹脂が例示され、特に
、光照射によって重合硬化するアクリルオリゴマーを含
有するものが好ましい。

本発明で使用される液晶物質は、樹脂マトリクスの屈折
率がその液晶物質の常光屈折率（ｎｏ）と一致するよう
な液晶物質であり、単独で用いても組成物を用いても良
いが、動作温度範囲、動作電圧など種々の要求性能を満
たすには組成物を用いた方が有利といえる。具体的には
、正の誘電異方性を有するネマチック液晶が使用される
。

また、液晶樹脂複合体に使用される液晶物質は、光硬化
性樹脂を用いた場合には、光硬化性樹脂を均一に溶解す
ることが好ましく、光露光後の硬化物は溶解しない、も
しくは溶解困難なものとされ、組成物を用いる場合は、
個々の液晶物質の溶解度ができるだけ近いものが望まし
い。

本発明では、液晶樹脂複合体とすることにより、上下の
透明電極が短絡する危険性が低く、かつ、通常のＴＮ型
の表示素子のように配向や基板間隙を厳密に制御する必
要もなく、透過状態と散乱状態とを制御しつる液晶表示
素子を極めて生産性良く製造できる。

［作用］ 本発明の背面投射型液晶表示装置では、透過−散乱型液
晶表示素子の画素が透過状態にある時には、光源から出
た光は液晶表示素子をそのまま直進透過し、散乱光を除
去する光学手段を通過し、スクリーンに投射され、明る
い表示として視認されることとなる。また、この透過−
散乱型液晶表示素子の画素が散乱状態にある時には、光
源から出た光は液晶表示素子で散乱されるため、散乱光
を除去する光学手段で除去され、スクリーンにはほとん
ど到達しない。このため、観察者に暗い表示として視認
されることとなる。

本発明によれば、本来であれば、白（散乱部分）と透過
（透過部分）という透過型ではあまり視認性の良くない
表示しかできなかった透過−散乱型液晶表示素子を用い
て、黒（散乱部分）と白またはカラー（透過部分）の表
示可能になる。

［実施例］ 以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。

実施例１ ガラス基板（コーニング社１１４７０５９基板）上にク
ロムを６０ｎｍ蒸着して、バターニングしてゲート電極
とした。引き続きシリコンオキシナイトライド膜と非晶
質シリコン膜をプラズマＣＶＤ装置で堆積した。これを
レーザーを用いてアニールした後、バターニングして多
結晶シリコンとした。これにリンドープ非晶質シリコン
、クロムを夫々プラズマＣＶＤ、蒸着装置を用いて堆積
し、多結晶シリコンを覆うようにバターニングして、第
１層目のソース電極、ドレイン電極とした。゛さらに、
ＩＴＯを蒸着した後、バターニングして画素電極を形成
した。続いて、クロム、アルミを連続蒸着して、画素電
極と第１層目のソース電極、ドレイン電極を接続するよ
うにバターニングして、第２層目のソース電極、トレイ
ン電極とした。この後、再び、シリコンオキシナイトラ
イド膜をプラズマＣＶＤ装置で堆積し保護膜とし、一方
の電極付基板となるアクティブマトリクス基板を作成し
た。

全面にベタのＩＴＯ電極を形成した同じガラス基板によ
る他方の電極付基板と、前に製造したアクティブマトリ
クス基板とを電極面が対向するように配置して、内部に
直径的１１．０μｍのスペーサーを散布して、その周辺
を注入口部分を除き、エポキシ系のシール材でシールし
て、基板間隙１１．０ＬＬｍの空セルを製造した。

２−エチルへキシルアクリレート６部及びヒドロキシエ
チルアクリレート１８部、アクリルオリゴマー（東亜合
成化学（株）製ｒＭ−１２００Ｊ　）　１４部、光硬化
開始剤としてメルク社製「ダロキュア−１，１１６Ｊを
０゜４部と液晶としてＢ　Ｄ　Ｉ−１社製ｒ　Ｅ−８Ｊ
を６２部とを均一に溶解した。

この混合物を、上記方法により製造した空セルに注入口
から注入し、注入口を封止した。

これに紫外線を３０秒間照射して液晶樹脂複合体を硬化
させ、透過−散乱型液晶表示素子を作成した。

この作成した液晶表示素子は、電圧を印加しない状態で
散乱状態であり、電圧を印加した状態で透過状態となっ
た。

この液晶表示素子を第１図に示すように、裏側に光源と
してＥＬを配置し、前面に散乱光を除去する光学手段と
してマイクロレンズアレイとスリットを配置した。マイ
クロレンズアレイのマイクロレンズのピッチは３＋ｎｍ
、レンズの曲率半径は３ｍｍ、焦点距離は３ｍｍであり
、スリットの孔の径は０．１ｍｍとした。なお、アクテ
ィブマトリクス基板の画素のピッチも３ｎｏｎとした。

これにより、液晶表示素子から直進してくる光のみをほ
ぼ透過させることができ、散乱光はほぼ除去できた。こ
のスリットから３ｍｍはなれた位置にスクリーンを固定
した。

このスクリーンの反対側から表示像を見たところ、黒の
背景に白色のコントラスト比が７０以上の表示像が得ら
れた。駆動電圧はＡＣ５Ｖで駆動できた。

実施例２ 実施例１のアクティブマトリクス基板の画素のピッチを
１ｍｍにしたほかは、実施例１と同様にして背面投射型
液晶表示装置を作成した。

この場合、１個のマイクロレンズが９個の画素に対応す
るため、９個の画素を１つの画素群として、各画素群中
では上下反転かつ左右反転して駆動するという駆動上の
面倒はあったが、実施例１と同様な表示が可能であった
。

実施例３ 実施例１のマイクロレンズアレイのピッチを１ｍｍにし
て、スリットもこれに対応したものを使用したほかは、
実施例１と同様にして背面投射型液晶表示装置を作成し
た。

この場合、９個のマイク０レンズが１個の画素に対応す
ることになり、スリットの孔の径が０、１ｍｍであった
ため、合計すれば実施例１の場合の９倍の孔の面積とな
り、散乱光の通過量が増えたため、表示のコントラスト
が実施例１に比してやや低下したほかは、実施例１と同
様な表示が可能であった。このコントラスト比の低下を
防止るためには、スリットの径を小さくすればよい。し
かし、あまり小さくすると、マイクロレンズの精度及び
スリットの精度により、マイクロレンズの焦点にスリッ
トがうまく対応しなくなり、表示が暗くなったり、コン
トラスト比が低下する等の問題を生じ易いため、この寸
法は実験的に定められることが好ましい。

実施例４ 実施例１のアクティブマトリクス基板の代わりに、７セ
グメントの日の字パターンをＩＴＯでバターニングした
電極付基板を作成した。

また、これのパターンと対応するように同様にＩＴＯを
バターニングした他方の電極付基板を作成した。

これを組み合わせて、実施例１と同様にして液晶表示素
子を作成した。

光源として、冷陰極放電管を用い、裏側の基板の光源側
に緑色のカラーフィルターを張り付けた外は実施例１と
同様にして背面投射型液晶表示装置を作成した。

この背面投射型液晶表示装置は、黒の背景に明るい緑色
の数字を表示することができた。

［発明の効果］ 本発明の背面投射型液晶表示装置では、電極付基板間に
挟持される液晶飼料として、電気的に散乱状態と透過状
態とを制御しつる液晶樹脂複合体を挟持した液晶表示素
子を用いているため、偏光板が不要であり、透過時の光
の透過率を大幅に向上でき、高コントラスト比の明るい
表示が得られる。

液晶樹脂複合体を挟持した透過−散乱型の液晶表示素子
は、散乱部分が白く、透過部分からは光が透過してくる
ため、透過型の表示には不向きであったが、本発明のよ
うな構成にすることにより、散乱部分が黒く、透過部分
が白または特定の色で表示され、従来の液晶表示装置と
同様な透過型の見易い表示装置が得られる。即ち、透過
−散乱型の液晶表示素子を用いて、バクライト付の表示
で黒の表示が可能になるものである。

本発明の背面投射型液晶表示装置では、薄い光学系を用
いるのみであるので、一般の投射型液晶表示装置のよう
な長い光路を必要としなく、通常厚さ数ｃｍというコン
パクトな背面投射型液晶表示装置を得ることができる。

また、ＴＮ型液晶表示素子に必須のラビング等の配向処
理やそれに伴う静電気の発生による能動素子の破壊とい
った問題点も避けられるので、液晶表示素子の製造歩留
りを大幅に向上させることができる。

さらに、この液晶樹脂複合体は、硬化後はフィルム状に
なっているので、基板の加圧による基板間短絡やスペー
サーの移動による能動素子の破壊といった問題点も生じ
にくい。

また、この液晶樹脂複合体は、比抵抗が従来のＴＮモー
ドの場合と同等であり、従来のＤＳモードのように大き
な蓄積容量を画素電極毎に設けなくてもよく、能動素子
の設計が容易で、有効画素電極面積の割合を大きくしや
すく、かつ、液晶表示素子の消費電力を少なく保つこと
ができる。

さらに、ＴＮモードの従来の液晶表示素子の製造工程か
ら、配向膜形成工程を除くだけで製造が可能になるので
、生産が容易である。

また、この液晶樹脂複合体を用いた液晶表示素子は、応
答時間が短いという特長も有しており、動画の表示も容
易なものである。さらに、この液晶表示素子の電気光学
特性（電圧−透過率）は、ＴＮモードの液晶表示素子に
比して比較的なだらかな特性であるので、階調表示への
適用も容易である。

また、本発明の液晶表示素子は、電界を印加しない部分
では光が散乱されるため、画素以外の部分を遮光膜によ
り遮光しなくても投射時に光の漏れがなく、隣接画素間
の間隙を遮光する必要がない。このため、特に、能動素
子として多結晶シリコンによる能動素子を用いることに
より、能動素子部分に遮光膜無しで高輝度の投射用光源
を用いることができ、高輝度の投射型液晶表示装置を容
易に得ることができる。さらにこの場合には遮光膜を全
く設けなくてもよいことになり、さらに生産工程を簡便
化することができる。

本発明は、この外、本発明の効果を損しない範囲内で種
々の応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の背面投射型液晶表示装置の基本的な
例を示す断面図である。 光源 液晶表示素子 基板 能動素子 電極 液晶樹脂複合体 マイクロレンズアレイ スリット スクリーン 観察者 ＝　　１ ＝　２ ＝　３、 ：　　５ ：　６、 ：　８ ：　９ ＝ｌＯ ：ｌｌ ：１２ 第 １ 図 Ｖ〜１２：時猪 手続補正書 平成　２年　７月　３日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極付基板間に、液晶物質が樹脂マトリクス中に
   分散保持され、その樹脂マトリクスの屈折率が使用する
   液晶物質の常光屈折率（ｎ＿ｏ）とほぼ一致するように
   された液晶樹脂複合体を挟持してなる透過−散乱型液晶
   表示素子と、その片側に配置された光源と、その反対側
   に配置されたスクリーンと、その透過−散乱型液晶表示
   素子とスクリーンとの間に配置された散乱光を除去する
   光学手段とからなる背面投射型液晶表示装置。
2. （２）請求項１の散乱光を除去する光学手段が、マイク
   ロレンズアレイとスリットとからなることを特徴とする
   背面投射型液晶表示装置。