JPH0511235A

JPH0511235A - 液晶パネルおよびその製造方法と液晶投写型テレビ

Info

Publication number: JPH0511235A
Application number: JP3165493A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takahara; 博司高原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-07-05
Filing date: 1991-07-05
Publication date: 1993-01-19

Abstract

(57)【要約】【構成】対向電極をくし形に形成する。高分子分散液
晶１７に紫外線を照射して重合させる際、くし形の対向
電極１６ａと１６ｂ間に交流の信号を印加する。くし形
の対向電極１６ａと１６ｂ間に位置するＡ部の液晶は配
向する。Ｂ部の液晶には電界がほとんど印加されず非配
向状態のまま液晶１７の樹脂成分は重合する。液晶１７
のＡ部の屈折率ｎ_aとＢ部の屈折率ｎ_bはｎ_a＞ｎ_bの関係
となり、屈折率が異なるＡ部とＢ部は周期的に繰り返す
パターンとなる為、回折格子の機能を有するようにな
る。対向電極１６_a・１６_bと画素電極１３間に電圧が印
加されるとＡ・Ｂ部の液晶は配向するためｎ_a＝ｎ_bとな
り回折格子は消滅する。【効果】高分子分散液晶が散乱モード時は回折格子が
生成し、入射光は回折するとともに散乱される。従っ
て、パネル内を直進する入射光は大幅に低下する。高分
子分散液晶が透過モード時は回折格子は消滅し、入射光
はそのまま透過する。したがって、コントラストは非常
に大きくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として小型の液晶パ
ネルに表示された画像をスクリーン上に拡大投映する液
晶投写型テレビと、前記液晶投写型テレビに用いる液晶
パネルおよびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルは軽量、薄型など数多くの特
徴を有するため、研究開発が盛んである。しかし、大画
面化が困難であるなどの問題点も多い。そこで近年、小
型の液晶パネルの表示画像を投写レンズなどにより拡大
投映し、大画面の表示画像を得る液晶投写型テレビがに
わかに注目をあつめてきている。現在、商品化されてい
る液晶投写型テレビは液晶の施光特性を利用したツイス
トネマステック（以後、ＴＮと呼ぶ）液晶パネルが用い
られている。

【０００３】まず、一般的な液晶パネルについて説明す
る。（図１０）は液晶パネルの平面図である。（図１
０）において、１０３はスイッチング素子としての薄膜
トランジスタ（以後、ＴＦＴと呼ぶ）などが形成された
ガラス基板（以後、アレイ基板と呼ぶ）、１０４はＩＴ
Ｏなどからなる透明電極が形成された基板（以後、対向
基板と呼ぶ）、１０１はアレイ基板１０３上のゲート信
号線に接続されたＴＦＴのオン・オフを制御する信号を
印加するドライブＩＣ（以後、ゲートドライブＩＣと呼
ぶ）、１０２はアレイ基板１０３上のソース信号線にデ
ータ信号を印加するためのドライブＩＣ（以後、ソース
ドライブＩＣと呼ぶ）、１０５は偏光板、１０６は封止
樹脂である。

【０００４】（図１１）は液晶パネルの等価回路図であ
る。Ｇ₁〜Ｇ_mはゲート信号線であり、その一端はゲート
ドライブＩＣ１１１に接続されている。Ｓ₁〜Ｓ_nはソー
ス信号線であり、一端はソースドライブＩＣ１１２に接
続されている。各画素はそれぞれ画素電極に信号の印加
するためのＴＦＴ１１３を有しており、また信号を保持
するための付加コンデンサ１１４が形成されている。１
１５は画素電極と対向電極間に挟持された液晶であり、
電気回路的にはコンデンサと見なすことができる。

【０００５】（図１３）はアレイ基板１０３の一画素部
の平面図である。ただし、説明に不要な箇所は省略して
おり、また図面を見易くするためにモデル的に描いてい
る。以下のことは以後の図面に対しても同様である。
（図１３）において、１３１はゲート信号線、１３２は
ソース信号線、１３３は画素電極、１３４はＴＦＴであ
る。

【０００６】以下従来の液晶パネルについて説明する。
（図１２）は従来の液晶パネルのうち対向電極基板の平
面図である。１２１はクロムなどで形成されたブラック
マトリックス、１２２はＩＴＯなどの透明電極で形成さ
れた対向電極である。（図１２）において、ブラックマ
トリックス１２１の記号イの部分はソース信号線上に、
記号アの部分はＴＦＴ上に、記号ウの部分はゲート信号
線上に位置するようにアレイ基板と対向電極基板は貼り
合わされる。

【０００７】（図１４）は従来の液晶パネルの断面図で
ある。アレイ基板１４２と対向電極基板１４１は４〜６
μｍの間隔で保持され、前記基板間にＴＮ液晶１４３が
注入されている。表示領域の周辺部は封止樹脂１０６で
封止されている。

【０００８】以下、従来の液晶パネルの製造方法につい
て説明する。まず、アレイ基板１４２と対向電極基板１
４１には配向膜が塗布され、ラビングにより配向処理さ
れる。その後、アレイ基板１４２周辺部にＴＮ液晶の注
入口を残して封止樹脂１０６が塗布される。また、対向
電極基板１４１上に均一な液晶膜厚を得るためのビーズ
を散布する。次に、対向電極基板１４１とアレイ基板１
４２を貼り合わせる。その後、紫外線を照射、または加
熱により封止樹脂１０６を硬化させる。次に貼り合わせ
た前記基板を真空室に入れ、アレイ基板１４２と対向電
極基板１４１のギャップ内を真空状態にした後、液晶の
注入口を液晶に浸す。その後、真空室の真空を破ると、
液晶は注入口からギャップ内に注入される。最後に注入
口を封止して完成する。

【０００９】以下、従来の液晶投写型テレビについて図
面を参照しながら説明する。（図１５）は従来の液晶投
写型テレビの構成図である。（図１５）において、１５
１は集光光学系、１５２は赤外線を透過させる赤外線カ
ットミラー、１５３ａは青色光反射ダイクロイックミラ
ー（以後、ＢＤＭと呼ぶ）、１５３ｂは緑色光反射ダイ
クロイックミラー（以後、ＧＤＭと呼ぶ）、１５３ｃは
赤色光反射ダイクロイックミラー（以後、ＲＤＭと呼
ぶ）、１５４ａ，１５４ｂ，１５４ｃ，１５６ａ，１５
６ｂ，１５６ｃは偏光板、１５５ａ，１５５ｂ，１５５
ｃは透過型のＴＮ液晶パネル、１５７ａ，１５７ｂ，１
５７ｃは投写レンズ系である。なお、説明に不要な構成
物は図面から省略している。

【００１０】以下、従来の液晶投写型テレビの動作につ
いて（図１５）を参照しながら説明する。まず、集光光
学系１５１から出射された白色光はＢＤＭ１５３ａによ
り青色光（以後、Ｂ光と呼ぶ）が反射され、前記Ｂ光は
偏光板１５４ａに入射される。ＢＤＭ１５３ａを透過し
た光はＧＤＭ１５３ｂにより緑色光（以後、Ｇ光と呼
ぶ）が反射され偏光板１５４ｂに、また、ＲＤＭ１５４
ｃにより赤色光（以後、Ｒ光と呼ぶ）が反射され偏光板
１５４ｃに入射される。偏光板では各色光の縦波成分ま
たは横波成分の一方の光のみを透過させ、光の偏光方向
をそろえて各液晶表示装置に照射させる。この際、５０
％以上の光は前記偏光板で吸収され、透過光の明るさは
最大でも半分以下となってしまう。

【００１１】各液晶パネルは映像信号により前記透過光
を変調する。変調された光はその変調度合により各偏光
板１５６ａ，１５６ｂ，１５６ｃを透過し、各投写レン
ズ系１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃに入射して、前記レ
ンズ系によりスクリーン（図示せず）に拡大投映され
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前述の説明でも明らか
なように、ＴＮ液晶を用いた液晶パネルでは、直線偏光
の光を入射させる必要がある。したがって、液晶パネル
の前後には偏光板を配置する必要がある。この偏光板は
理論的にも５０％以上の光を吸収してしまう。従って、
第１の課題としてスクリーンに拡大投映した際、低輝度
画面しか得られないという課題がある。この課題を解決
するため、本発明では高分子分散液晶を用いる。高分子
分散液晶を用いた液晶パネルは偏光板を用いないため光
利用効率を非常に高くできる。

【００１３】以下、簡単に高分子分散液晶について説明
しておく。高分子分散液晶は、液晶と高分子の分散状態
によって大きく２つのタイプに分けられる。１つは、水
滴状の液晶が高分子中に分散しているタイプである。液
晶は、高分子中に不連続な状態で存在する。以後、この
ような液晶をＰＤＬＣと呼び、また、前記液晶を用いた
液晶パネルをＰＤ液晶パネルと呼ぶ。もう１つは、液晶
層に高分子のネットワークを張り巡らせたような構造を
採るタイプである。ちょうどスポンジに液晶を含ませた
ような格好になる。液晶は、水滴状とならず連続に存在
する。以後、このような液晶をＰＮＬＣと呼び、また、
前記液晶を用いた液晶パネルをＰＮ液晶パネルと呼ぶ。
前記２種類の液晶パネルで画像を表示するためには光の
散乱・透過を制御することにより行なう。

【００１４】ＰＤＬＣは、液晶が配向している方向で屈
折率が異なる性質を利用する。電圧を印加していない状
態では、それぞれの水滴状液晶は不規則な方向に配向し
ている。この状態では、高分子と液晶に屈折率の差が生
じ、入射光は散乱する。ここで電圧を印加すると液晶の
配向方向がそろう。液晶が一定方向に配向したときの屈
折率をあらかじめ高分子の屈折率と合わせておくと、入
射光は散乱せずに透過する。

【００１５】これに対して、ＰＮＬＣは液晶分子の配向
の不規則さそのものを使う。不規則な配向状態、つまり
電圧を印加していない状態では入射した光は散乱する。
一方、電圧を印加し配列状態を規則的にすると光は透過
する。なお、前述のＰＤＬＣおよびＰＮＬＣの液晶の動
きの説明はあくまでもモデル的な考え方である。本発明
においてはＰＤ液晶パネルとＰＮ液晶パネルのうち一方
に限定するものではないが、説明を容易にするためＰＤ
液晶パネルを例にあげて説明する。また、ＰＤＬＣおよ
びＰＮＬＣを総称して高分子分散液晶と呼び、ＰＤ液晶
パネルおよびＰＮ液晶パネルを総称して高分子分散液晶
パネルと呼ぶ。また、高分子分散液晶パネルに注入する
液晶を含有する液体を総称して液晶溶液または樹脂と呼
び、前記液晶溶液中の樹脂成分が重合硬化した状態をポ
リマーと呼ぶ。

【００１６】高分子分散液晶の動作について（図９
（ａ）（ｂ））を用いて簡単に述べる。（図９（ａ）
（ｂ））は高分子分散液晶パネルの動作の説明図であ
る。（図９（ａ）（ｂ））において、９１はアレイ基
板、９２は画素電極、９３は対向電極、９４は水滴状液
晶、９５はポリマー、９６は対向基板である。画素電極
９２にはＴＦＴ等が接続され、ＴＦＴのオン・オフによ
り画素電極に電圧が印加されて、画素電極上の液晶配向
方向を可変させて光を変調する。（図９（ａ））に示す
ように電圧を印加していない状態では、それぞれの水滴
状液晶９４は不規則な方向に配向している。この状態で
はポリマー９５と液晶９４とに屈折率差が生じ入射光は
散乱する。ここで（図９（ｂ））に示すように画素電極
に電圧を印加すると液晶の方向がそろう。液晶が一定方
向に配向したときの屈折率をあらかじめポリマーの屈折
率と合わせておくと、入射光は散乱せずにアレイ基板９
１より出射する。

【００１７】高分子分散液晶を用いて高品位の表示パネ
ルを構成しようとすると、散乱状態での光の透過量と、
透過状態での光の透過量の比（以後、コントラストと呼
ぶ）を大きくとる必要がある。コントラストが小さいと
階調表示特性が悪くなる。液晶投写型テレビではコント
ラストは１００以上必要である。高分子分散液晶パネル
の最大透過率は対向電極のＩＴＯ膜などで規制されるが
８０〜８５％程度もある。しかし、散乱時の光透過量も
大きい。コントラストを大きくするためには散乱状態で
の透過量（以後、散乱透過率と呼ぶ）を小さくする必要
がある。散乱状態での透過量を小さくするためには液晶
層の膜厚を厚くする必要があるが、厚くすると透過状態
にするための印加電圧が高くなって液晶を駆動すること
ができない。以上のことより、高分子分散液晶を用いれ
ば輝度は大きくできるが、コントラストを高くすること
ができず、良好な液晶パネルおよび液晶投写型テレビを
構成することは困難であった。

【００１８】

【課題を解決するための手段】ＴＮ液晶を用いると偏光
板により５０％以上の光が吸収されてしまうため利用率
が低く、高輝度画像表示が行えない。そこで、本発明で
は高分子分散液晶を用いる。

【００１９】本発明の液晶パネルは、２つのくしの歯の
形状の対向電極が組み合わさった対向電極基板とアレイ
基板間に高分子分散液晶を挟持しているものである。ま
た、２つのくしの歯の形状部には屈折率の異なる高分子
分散液晶が周期的に形成されている。

【００２０】本発明の液晶パネルの製造方法はくしの歯
の形状の対向電極が形成された対向電極基板とアレイ基
板間に液晶溶液を注入後、くしの歯の形状の電極間に電
圧を印加するとともに光を照射して液晶溶液を重合・硬
化するものである。くしの歯の形状の電極部間の液晶に
は電界が印加されているため配向した状態で液晶溶液は
硬化する。したがって、くしの歯のパターンにあわせて
屈折率の異なる液晶層ができる。

【００２１】本発明の液晶投射型テレビは本発明の液晶
パネルを用いて構成したものである。元来、高分子分散
液晶パネルは散乱特性が悪かった。しかし、本発明の液
晶パネルは周期的に液晶の屈折率分布ができている。前
記屈折率分布の繰り返しは回折格子を形成する。この回
折格子の回折効果と高分子分散液晶の散乱効果によりコ
ントラストは向上する。

【００２２】

【作用】本発明の液晶パネルは各画素の対向電極の形状
をくしの歯状に形成している。くしの歯のピッチは５〜
２０μｍにする。くしの歯は２つのくしの歯ＡとＢが互
いに組み合わさった配置にしている。くしの歯ＡとＢ間
は１〜５μｍの間隔があり、電気的には絶縁されてい
る。くしの歯の根本はブラックマトリックスの金属薄膜
に接続されている。ブラックマトリックスに電圧を印加
することによりくしの歯ＡとＢ間に電位差を発生させる
ことができる。アレイ基板と対向電極基板間に液晶溶液
を注入後、くしの歯ＡとＢ間に電圧を印加すると、くし
の歯Ａ・Ｂ間の液晶溶液中の液晶は配向する。配向した
状態で液晶溶液に光を照明し液晶溶液中の樹脂を重合さ
せる。くしの歯Ａ・Ｂ間では液晶は配向するが、くしの
歯上部の液晶はほとんど配向しない。したがって、前述
の状態で液晶溶液を重合させると液晶が配向した部分と
非配向部が周期的にくりかえした状態となる。液晶の配
向部も非配向部もポリマーと液晶がまざりあわさった屈
折率を示すが、配向部は液晶の異常光屈折率ｎ_eが支配
的となり、非配向部は液晶の常光屈折率ｎ_oが支配的と
なる。

【００２３】したがって、液晶の配向部と非配向部では
屈折率が異なる。くしの歯Ａ・Ｂ間に印加する電圧を適
度に調整すれば、屈折率が異なる周期的なストライプ状
の回折格子を形成することができる。液晶の配向部およ
び非配向部は画素電極とくしの歯状の対向電極間に電圧
を印加することにより配向し、両方とも屈折率は液晶の
常光屈折率ｎ_oとなる。したがって、液晶がオン状態の
時は回折格子は消滅し、液晶パネルへの入射光は直進す
る。オフ状態のときは回折格子が出現し、また高分子分
散液晶中の散乱効果により、液晶パネルの入射光は曲げ
られる。以上のことにより液晶のオンオフ時の光の出射
光量比（以後、コントラストと呼ぶ）を向上させること
ができる。

【００２４】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の液晶パ
ネルについて説明する。（図２）は本発明の液晶パネル
の対向電極基板における一画素部の平面図である。ま
た、（図３）は（図２）のＡ−Ａ’線での断面図であ
る。さらに（図１）は本発明の液晶パネルの一実施例の
断面図である。対向電極基板１１１は透明のガラス基板
が用いられる。一例としてソーダガラス・石英ガラスが
例示される。また、１６・１６ａ・１６ｂはストライプ
状に形成された対向電極である。前記対向電極材料とし
てはＩＴＯ等が例示される。ピッチは５μｍ〜３０μｍ
でありストライプ状の対向電極（以下、くしの歯電極と
呼ぶ）間は１〜５μｍの間隔が形成されている。くしの
歯電極１６ｂはブラックマトリックス１５ｂに接続さ
れ、くしの歯電極１６ａはブラックマトリックス１６ａ
に接続される。ブラックマトリックスの形成材料として
は、クロム、酸化クロム、アルミニウムなどが例示され
る。その膜厚は１０００オングストローム以上に形成
し、極力低抵抗に構成する事が好ましい。なお、（図
１）ではガラス基板１１上に直接ブラックマトリックス
１５を形成したかのように図示したが、ブラックマトリ
ックス１５とガラス基板１１間に対向電極を構成するＩ
ＴＯ膜があってもよく、また、ブラックマトリックス１
５上にＩＴＯ膜があってもよい。

【００２５】ブラックマトリックス１５ａ，１５ｂの記
号アの部分はＴＦＴ（図示せず）への光を遮光する部分
であり、ウはゲート信号線上を遮光する部分、イはソー
ス信号線１４上を遮光する部分である。ブラックマトリ
ックス１５は遮光等が必要でない時は、ＩＴＯ等で形成
してもよい。しかし、後述するしくの歯電極に電圧を印
加する必要上、ブラックマトリックス部はできるかぎり
低抵抗に形成することが望ましい。

【００２６】（図５）は本発明の液晶パネルにおける対
向電極基板の等価回路図である。５１ａ，５１ｂ，５１
ｃ，５１ｄは所定電圧を印加するため、あるいは対向電
圧を印加するための接続端子である。端子を通じてアレ
イ基板とカーボン等で接続をとる。接続端子５１ａと５
１ｂは電気的に絶縁状態に形成される。したがって、接
続端子５１ａと５１ｂ間に電圧を印加することにより隣
接するくしの歯電極１６ａ，１６ｂ間に電位差を発生さ
せることができる。

【００２７】なお、くしの歯電極１６ａと１６ｂ間に間
隔をあけるとしたが、これに限定するものではない。た
とえば（図４）に示す構成でもよい。（図４）は（図
３）と同様にＡ−Ａ’線での断面図である。４１，４２
はくしの歯電極であり、４３は絶縁膜である。（図４）
から明らかなように、ガラス基板１１上にくしの歯電極
４１を形成したのち、絶縁膜４３を形成する。その後、
くしの歯電極４２を形成する。以上のように形成するこ
とにより、くしの歯電極４１，４３間に間隔をあける必
要はない。

【００２８】高分子分散液晶層１７の液晶としてはネマ
チック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶が
好ましく、単一もしくは２種類以上の液晶性化合物や液
晶性化合物以外の物質も含んだ混合物であっても良い。
なお、先に述べた液晶材料のうちシアンビフェニル系の
ネマスチック液晶が最も好ましい。樹脂材料としては透
明なポリマーが好ましく、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹
脂、光硬化性樹脂のいずれであっても良いが、製造工程
の容易さ、液晶層との分離等の点より紫外線硬化タイプ
の樹脂を用いるのが好ましい。具体的な例として紫外線
硬化性アクリル系樹脂が例示され、特に紫外線照射によ
って重合硬化するアクリルモノマー、アクリルオリゴマ
ーを含有するものが好ましい。これらは、紫外線を照射
することによって樹脂のみ重合反応を起こしてポリマー
となり、液晶のみ相分離する。この際、樹脂分と比較し
て液晶の量が少ない場合には独立した粒子状の水滴状液
晶が形成されるし、一方、液晶の量が多い場合は、樹脂
マトリクスが液晶材料中に粒子状、または、ネットワー
ク状に存在し、液晶が連続層を成すように形成される。

【００２９】水滴状液晶の粒子径、もしくはポリマーネ
ットワークの孔径がある程度均一で、かつ大きさとして
は０．１μｍ〜数μｍの範囲でなければ入射光の散乱性
能が悪くコントラストが上がらない。なお、好ましくは
水滴状液晶の粒子径もしくはポリマーネットワークの孔
径は０．５μｍ〜１．５μｍの範囲がよい。この為にも
紫外線硬化樹脂のように短時間で硬化が終了しうる材料
でなければならない。また、液晶材料と樹脂材料の配向
比は９：１〜１：９であり、中でも２：１〜１：２の範
囲が好ましい。

【００３０】液晶層１７の膜厚としては５μｍ〜２０μ
ｍに形成され、中でも８μｍ〜１５μｍの範囲が散乱特
性および駆動する上での印加電圧の範囲が最適である。
前記膜厚は６〜８Ｖの印加電圧で最大透過率９０％が得
られるように設定すればよい。なお、アレイ基板１２等
は従来の液晶パネルと同様であるので説明を省略する。

【００３１】以下、本発明の液晶パネルの製造方法につ
いて説明する。対向電極基板１１の対向電極をくしの歯
状にエッチングし、ブラックマトリックス１５を形成す
ることは従来の液晶パネルの製造方法で十分達成可能な
技術であるから説明を省略する。次に、くしの歯電極が
形成された対向電極基板１１上に所定の液晶膜厚を得る
ためのビーズを散布する。一方、アレイ基板１２上に封
止樹脂（図示せず）が塗布される。その後、対向電極基
板１１とアレイ基板１２は位置合わせされ、貼り合わさ
れる。液晶液晶の注入方法としては真空注入と加圧注入
方式がある。真空注入方式は貼り合わせた前記基板を真
空室に入れ、アレイ基板１２と対電電極基板１１間を真
空状態にした後、液晶の注入口を液晶溶液に浸す。真空
室の真空を破ると、液晶溶液は両基板間に注入される。
一方、加圧注入方式は対向電極基板１１の周辺部に形成
した０．８〜１．２ｍｍの注入口より加圧により液晶溶
液を注入する。

【００３２】次に液晶溶液を注入した基板の接続端子５
１ａ，５１ｄ，５１ｂ，５１ｃに信号印加する。その状
態のモデル図を（図６）に示す。信号は短形波、サイン
波、三角波のいずれであってもよい。印加する信号の実
効値はくしの歯電極のピッチ・間隔などを考慮して調整
する。実効値が大きくなるほど液晶が配向する領域は大
きくなる。配向する領域の液晶は基板１１と平行に並
び、見かけ上の屈折率は異常光屈折率ｎ_eが支配的とな
る。前述の状態で液晶溶液に紫外線を照射もしくは加熱
して、前述の液晶溶液の樹脂を重合させる。重合後の状
態のモデル図を（図７）に示す。液晶１７の記号Ａの部
分は液晶が配向している。先に述べたように、液晶は基
板と平行にならんでいるため屈折率はｎ_eが支配的とな
る。したがって、Ａの部分はポリマーの屈折率ｎ_pと液
晶の異常光屈折率ｎ_eとがまざった状態の屈折率を示
す。このマイロ的にみた屈折率をｎ_aとする。一方液晶
の１７の記号Ｂの部分は液晶が非配向である。したがっ
て、通常Ｂの部分の液晶の屈折率は通常（２ｎ_o＋ｎ_e）
／３となり、前記屈折率とポリマーの屈折率ｎ_pとまざ
りあった状態の屈折率を示す。このマイロ的に見た屈折
率をｎ_bとする。したがって、ｎ_e＞ｎ_oであるから、ｎ_a
＞ｎ_bとなる。

【００３３】液晶溶液を重合させる際、印加電圧を調整
することによりＡ部とＢ部とはほぼ等ピッチ間隔にする
ことができる。また、Ａ部分の高さの範囲は１〜３μｍ
になるように形成するのがよい。以上のようにして、く
しの歯にそってストライプ状の屈折率Ａの部分を形成す
ることができる。前記屈折率Ａの部分とＢの部分は周期
的に繰り返されているから見かけ上回折格子の機能を有
する様になる。

【００３４】対向電極１６ａ，１６ｂと画素電極間に電
圧を印加するとＡ部分およびＢ部分の液晶は配向し、両
方の部分の液晶の屈折率は常光屈折率ｎ_oとなる。ポリ
マーの屈折率ｎ_pとｎ_oはほぼ同一の屈折率となるように
材料選定している。したがって、液晶層１７の屈折率は
ｎ_oとなる。

【００３５】以下、本発明の液晶パネルの動作について
説明する。まず、対向電極１６ａ，１６ｂと画素電極Ｂ
間に電圧が印加されていない時（以後、オフ状態と呼
ぶ）、Ａ部分の屈折率ｎ_a＞Ｂ部分の屈折率ｎ_bであるか
ら、液晶１７に回折格子が形成された状態となる。した
がって、入射光は回折される。回折された光は液晶１７
のＢの部分で散乱され、更にその光路は曲げられる。以
上のことより、液晶１７層を直進する光は非常に少なく
なる。逆に対向電極１６ａ，１６ｂと画素電極１３間に
液晶を配向させ得る電圧が印加されている時（以後、オ
ン状態と呼ぶ）、Ａ部分の屈折率ｎ_a＝Ｂ部分の屈折率
ｎ_bとなる。また、この際、ｎ_a＝ｎ_p＝ｎ_o＝ｎ_pである
から、液晶層１７は透明となるとともに、回折格子は消
滅する。したがって、入射光は直進する。オン状態とオ
フ状態の中間での電圧印加状態では中間的な光の散乱・
透過状態となる。以上のように印加電圧により回折格子
を生成あるいは消滅させることができるため、コントラ
ストは非常に高くすることができる。

【００３６】以下、図面を参照しながら本発明の液晶投
写型テレビについて説明する。（図８）は本発明の液晶
投写型テレビの構成図である。ただし、説明に不要な構
成要素は省略している。（図８）において、８１は集光
光学系であり、内部に凹面鏡および光発生手段として２
５０Ｗのメタルハライドランプを有している。また、凹
面鏡は有視光のみを反射させるように構成されている。
８２は赤外線および紫外線を透過させ有視光のみを反射
させる赤外線紫外線カットミラーである。ただし、赤外
線カットミラー８２は集光光学系１５１の内部に配置し
てもよいことは言うまでもない。また、８３ａはＢＤ
Ｍ、８３ｂはＧＤＭ、８３ｃはＲＤＭである。なお、Ｂ
ＤＭ８３ａからＲＤＭ８３ｃの配置は前記の順序に限定
するものではなく、また、最後のＲＤＭ８３ｃは全反射
ミラーにおきかえてもよいことは言うまでもない。

【００３７】８４ａ，８４ｂ，８４ｃは本発明の液晶パ
ネルである。なお、前記液晶パネルのうち、Ｒ光を変調
する液晶パネル８４ｃは他の液晶パネルに比較して水滴
状液晶粒子径を大きく、もしくは液晶膜厚も厚めに構成
している。これは光が長波長になるほど散乱特性が低下
するためである。水滴状液晶の粒子径は、重合させると
きの紫外線光の強度を制御することあるいは使用材料を
変化させることにより制御できる。液晶膜厚はビーズ径
を変化することにより調整できる。また、回折格子の高
さ・ピッチ等も赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）用のそれ
ぞれの液晶パネルに対して変化させてもよい。その場合
はＲ用の液晶パネルの屈折率Ａの部分の高さが最も高く
Ｂ用は最も低くすると良い。８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，
８７ａ，８７ｂ，８７ｃはレンズ、８６ａ，８６ｂおよ
び８６ｃは、しぼりとしてのアパーチャである。なお、
８５，８６および８７で投写光学系を構成している。ま
た、特に支障のないかぎり８５，８６および８７の組を
投写レンズ系と呼ぶ。また、アパーチャはレンズ８５等
のＦ値が大きいとき必要がないことは明らかであり、投
写レンズ系を１つのレンズに置きかえることができるこ
とも明らかである。

【００３８】投写レンズ系の配置等は以下のとおりであ
る。まず、液晶表示装置の高分子分散液晶パネル８４と
レンズ８５との距離Ｌと、レンズ８５とアパーチャ８６
までの距離はほぼ等しくなるように配置される。投写レ
ンズ系は各液晶パネルを透過した平行光線を透過させ、
各液晶パネルで散乱した光を遮光させる役割を果たす。
その結果、スクリーン上に高コントラストのフルカラー
表示が実現できる。アパーチャの開口径Ｄを小さくすれ
ばコントラストは向上する。しかし、スクリーン上の画
像輝度は低下する。

【００３９】本発明の液晶パネルの液晶層の膜厚が、１
０〜１５μｍの時、レンズの集光角は６度前後が最適で
あり、その時、コントラストは画面中心部で２００：１
であり、リア方式テレビで４０インチスクリーンに投写
した際、スクリーンゲイン５で３００［ｆｔ］以上であ
り、ＣＲＴ投写型テレビと比較して、同等以上の画面輝
度を得ることができた。

【００４０】以下、本発明の液晶投写型テレビの動作に
ついて説明する。なお、Ｒ，Ｇ，Ｂ光のそれぞれの変調
系については、ほぼ同一動作であるのでＢ光の変調系に
ついて例にあげて説明する。まず、集光光学系８１から
白色光が照射され、前記白色光のＢ光成分はＢＤＭ８３
ａにより反射される。前記Ｂ光は高分子分散液晶パネル
８４ａに入射する。前記高分子分散液晶パネルは（図９
（ａ）（ｂ））に示すように、画素電極に印加された信
号により入射した光の散乱と透過状態とを制御し、光を
変調する。

【００４１】散乱した光はアパーチャ８６ａで遮光さ
れ、逆に、所定角度内の光はアパーチャ８６ａを通過す
る。変調された光は投写レンズ８７ａによりスクリーン
（図示せず）に拡大投映される。以上のようにして、ス
クリーンには画像のＢ光成分が表示される。同様に高分
子分散液晶パネル８４ｂはＧ光成分の光を変調し、ま
た、高分子分散液晶パネル８４ｃはＲ光成分の光を変調
して、スクリーン上にはカラー画像が表示される。

【００４２】また、（図８）において投写レンズ系をこ
れに限定するものではなく、たとえば平行光を遮光体で
遮光し、散乱光をスクリーンに投映する中心遮へい型の
光学系を用いてもよいことは言うまでもない。

【００４３】また、（図８）においては光は対向基板１
１側から入射させるとしたが、これに限定するものでは
なく、アレイ基板１２から入射させても同様の効果が得
られることは明らかである。以上のように、本発明の液
晶パネルおよび液晶投写型テレビは光の入射方向に左右
されるものではない。

【００４４】さらに、本発明の液晶投写型テレビの実施
例においてはリア型液晶投写型テレビのように表現した
が、これに限定するものではなく反射型スクリーンに画
像を投映するフロント型液晶投写型テレビでもよいこと
は言うまでもない。さらに、本実施例の液晶投写型テレ
ビにおいては、ダイクロイックミラーにより色分離を行
なうとしたがこれに限定するものではなく、たとえば吸
収型色フィルタを用いて、色分離を行なってもよい。

【００４５】また、本実施例の液晶投写型テレビにおい
ては、Ｒ，ＧおよびＢ光の変調系において投写レンズ系
をそれぞれ１つずつ設けているが、これに限定するもの
ではなく、たとえばミラーなどを用いて液晶パネルによ
り変調された表示画像を１つにまとめてから１つの投写
レンズ系に入射させて投映する構成であってもよいこと
は言うまでもない。さらに、Ｒ・Ｇ・Ｂ光それぞれを変
調する液晶パネルを設けることに限定するものでもな
い。例えば、一枚の液晶パネルにモザイク状のカラーフ
ィルタを取付け、前記パネルの画像を投映するテレビで
もよい。

【００４６】さらに、本発明の液晶パネルは透過型液晶
パネルのように説明したが、これに限定するものではな
く、反射型に形成してもよい。その場合は、画素電極を
金属物質で反射電極にすればよい。

【００４７】さらに、（図８）に示す光学系に限定する
ものではなく、シュリーレン光学系を用いてもよい。そ
の構成図を（図１６）に示す。光の変調素子として先に
説明した本発明の液晶パネルを反射型構成にして用い
る。投写光源１６３から発した投写光は、コンデンサレ
ンズ１６４でミラー１６２に集束される。集光光はミラ
ー１６２で反射され、シュリーレンレンズ１６５で平行
光線となって本発明の液晶パネル１６６に入射する。回
折格子が完全に生成されている画素に入射した光は回折
され、シュリーレンレンズ１６５により拡大されてスク
リーン１６１に投映される。回折格子が完全に消滅した
画素に入射した光はそのまま反射し、１６２のミラー兼
シュリーレンストップで遮光される。前述の回折格子生
成と消滅の中間的状態の時は回折状態に応じた光がスク
リーン１６１に投映される。なお、前述の液晶投写型テ
レビにおいて回折された光をシュリーレンレンズ１６５
でスクリーンに投映するとしたが、これに限定するもの
ではなく、回折された光をシュリーレンストップで遮光
されるシュリーレン光学系に構成してもよいことは言う
までもない。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明の液晶パネルでは
高分子分散液晶を用いているため、ＴＮ液晶を用いた液
晶パネルに比較して２倍以上の高輝度画面を得ることが
できる。また、液晶パネル内に本発明の液晶パネルの製
造方法を用いて回折格子を形成しているため、その液晶
層での散乱効果と回折効果により、液晶のオフ状態での
光の直進透過量を大幅に小さくすることができる。逆に
液晶がオン状態では回折格子は消滅するので、入射光は
そのまま直進する。従って、コントラストは１００以上
を達成でき、階調表示特性が非常に良好な高品位画像表
示を実現できる。

【００４９】本発明の液晶投写型テレビでは、本発明の
液晶パネルを用いているために、画質の高輝度化および
高コントラスト表示を実現できる。さらに、本発明の液
晶投写型テレビではＲ・Ｇ・Ｂの波長それぞれに対応し
て、水滴状液晶の平均粒径または孔子径を変化させるこ
と、または、回折格子の高さ等を変化させることによ
り、それぞれの波長でのコントラストを大幅に改善して
おり、高品位映像表示を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における液晶パネルの断面図
である。

【図２】本発明の一実施例における液晶パネルの対向電
極基板の平面図である。

【図３】（図２）に示す液晶パネルの対向電極基板のＡ
−Ａ’線における断面図である。

【図４】本発明の液晶パネルの対向電極基板の他の実施
例の断面図である。

【図５】対向電極基板の等価回路図である。

【図６】本発明の液晶パネルの製造方法の説明図であ
る。

【図７】本発明の液晶パネルの製造方法の説明図であ
る。

【図８】本発明の液晶投写型テレビの一実施例の構成図
である。

【図９】高分子分散液晶パネルの動作の説明図である。

【図１０】液晶パネルの外観図である。

【図１１】液晶パネルの等価回路図である。

【図１２】従来の液晶パネルの説明図である。

【図１３】液晶パネルのアレイ基板の平面図である。

【図１４】従来の液晶パネルの断面図である。

【図１５】従来の液晶投写型テレビの構成図である。

【図１６】本発明の液晶投写型テレビの他の実施例にお
ける構成図である。

【符号の説明】

１１，１４１対向電極基板１２，１４２アレイ基板１３画素電極１４ソース信号線１５，１５ａ，１５ｂ，１２１ブラックマトリックス１６，１６ａ，１６ｂ，４１，４２，１２２対向電極１７高分子分散液晶４３絶縁膜５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ接続端子６１液晶溶液８４ａ，８４ｂ，８４ｃ高分子分散液晶パネル８６ａ，８６ｂ，８６ｃアパーチャ９４水滴状液晶９５ポリマー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画素の対向電極が複数の電極から構成さ
れた第１の基板と、画素電極を有する第２の基板を具備
し、前記第１の基板と第２の基板間に高分子分散液晶を
挟持していることを特徴とする液晶パネル。
【請求項２】対向電極はストライプ状の電極に形成さ
れ、かつ隣接するストライプ状の電極が電気的に非接続
状態に形成されてることを特徴とする請求項１記載の液
晶パネル。
【請求項３】対向電極上の高分子分散液晶が複数の屈
折率の部分を有し、かつ前記相異なる屈折率を有する部
分が周期的に繰りかえされていることを特徴とする請求
項１記載の液晶パネル。
【請求項４】対向電極がブラックマトリックスと電気
的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の液
晶パネル。
【請求項５】第１の基板に第１と第２の対向電極を形
成する第１の工程と、前記第１の基板と画素電極が形成
された第２の基板を所定間隔おいて保持する第２の工程
と、前記第１と第２の基板間に液晶を含有する樹脂を注
入する第３の工程と、前記第１と第２の対向電極間に電
位差が生じるように信号を印加するとともに光照射手段
または加熱手段のうち少なくとも一方の手段を用いて前
記樹脂を硬化させる第４の工程を行なうことを特徴とす
る液晶パネルの製造方法。
【請求項６】樹脂は紫外線硬化樹脂であることを特徴
とする請求項５記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項７】請求項１記載の液晶パネルと、光発生手
段と、前記光発生手段が発生した光を前記液晶パネルに
導く第１の光学要素部品と、前記液晶パネルで変調され
た光を投映する第２の光学要素部品を具備することを特
徴とする液晶投写型テレビ。
【請求項８】光発生手段が発生する光は色フィルタで
青色光、緑色光および赤色光の３つの所定範囲の波長の
光に分割され、かつ、液晶パネルは前記３つの所定範囲
の波長の光のうち少なくとも１つに対して配置されてい
ることを特徴とする請求項７記載の液晶投写型テレビ。
【請求項９】色フィルタはダイクロミックミラーであ
ることを特徴とする請求項８記載の液晶投写型テレビ。
【請求項１０】青色光を変調する液晶パネルの光学像
と、緑色光を変調する液晶パネルの光学像と、赤色光を
変調する液晶パネルの光学像とが光学要素部品により、
スクリーンの同一位置に投映されることを特徴とする請
求項８記載の液晶投写型テレビ。