JPH0580311A

JPH0580311A - 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: JPH0580311A
Application number: JP3241036A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takahara; 博司高原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-09-20
Filing date: 1991-09-20
Publication date: 1993-04-02

Abstract

(57)【要約】【構成】対向電極に誘電体物質で突起パターン１５を
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、対向電極１６に信号を印加すると、突起パタ
ーン１５間に位置するＡ部の液晶は配向するが、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
ｎ₁とＢ部の屈折率ｎ₂はｎ₁＜ｎ₂の関係となり、マクロ
的にレンズの機能を有するようになる。対向電極１６と
画素電極１３間に電圧が印加されるとＢ部の液晶は配向
するためｎ₁＝ｎ₂となりレンズ機能は消滅する。【効果】高分子分散液晶が散乱モード時はＡとＢ部間
に屈折率差が生じ、入射光は屈折すると共に散乱され
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前記屈折率差は消
滅し、入射光はそのまま透過する。よって、コントラス
トは非常に大きくなり、良好な画像表示を実現できる。

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、主として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で拡大投映
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旋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】（図９）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ＩＣ９１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ＩＣ９２に接続さ
れている。各画素はそれぞれ画素電極に信号を印加する
ための薄膜トランジスタ（以後、ＴＦＴと呼ぶ）９３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９４が形成されている。９５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。

【０００４】（図１０）は従来の液晶パネルの断面図で
ある。なお、液晶投写型テレビおよび前記テレビで用い
る液晶パネルの例として「日経ＢＰ社発行のフラットパ
ネルディスプレイ’９１１９４〜２０５ページ」があ
る。アレイ基板１２と対向電極基板１０１は４〜６μｍ
の間隔で保持され、前記基板間にＴＮ液晶１０３が注入
されている。表示領域の周辺部は封止樹脂（図示せず）
で封止されている。なお、図示していないが対向電極１
６上および画素電極１３上には配向膜が形成されてい
る。

【０００５】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１２と対向電極基板１１
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１２周辺部にＴＮ液晶１０３の
注入口を残して封止樹脂が塗布される。また、対向電極
基板１０１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１０１とアレイ基板１２を
貼り合わせる。その後、紫外線を照射、または加熱する
ことにより封止樹脂を硬化させる。次に貼り合わせた前
記基板を真空室に入れ、アレイ基板１２と対向電極基板
１０１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。

【０００６】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１１）は従来の液晶投
写型テレビの構成図である。（図１１）において、１１
１は集光光学系、１１２は赤外線および紫外線を透過さ
せるＵＶＩＲカットミラー、１１３ａは青色光反射ダイ
クロイックミラー（以後、ＢＤＭと呼ぶ）、１１３ｂは
緑色光反射ダイクロイックミラー（以後、ＧＤＭと呼
ぶ）、１１３ｃは赤色光反射ダイクロイックミラー（以
後、ＲＤＭと呼ぶ）、１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，
１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃは偏光板、１１５ａ，１
１５ｂ，１１５ｃは透過型のＴＮ液晶パネル、１１７
ａ，１１７ｂ，１１７ｃ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。

【０００７】以下、従来の液晶投写型テレビの動作につ
いて（図１１）を参照しながら説明する。まず、集光光
学系１１１から出射された白色光はＢＤＭ１１３ａ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１１４ａに入射される。ＢＤＭ１１３ａを透過し
た光はＧＤＭ１１３ｂにより緑色光（以後、Ｇ光と呼
ぶ）が反射され偏光板１１４ｂに、また、ＲＤＭ１１４
ｃにより赤色光（以後、Ｒ光と呼ぶ）が反射され偏光板
１１４ｃ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
最大でも入射光の半分となってしまう。

【０００８】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１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃを透過し、各投写レン
ズ系１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃによりスクリーン
（図示せず）に拡大投映される。

【０００９】

【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。従って、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
的にも半分以上の光を吸収してしまう。従って、ＴＮ液
晶パネルを液晶投写型テレビに用いた場合、低輝度画面
しか得られないという課題がある。

【００１０】また、前記偏光板は入射光により加熱さ
れ、高温となり、短時間のうちに特性が劣化するという
課題もある。さらに加熱された偏光板等からでる熱線が
液晶パネルに伝導し、液晶パネルを高温状態にならし
め、劣化させるという課題もある。本発明は以上の課題
を鑑み、発明されたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶パネルは液
晶として高分子分散液晶を用い、アレイ基板上に形成さ
れた信号線と相対する位置の対向電極上に誘電体物質か
らなる突起パターンを形成している。また、突起パター
ンの形成周期で高分子分散液晶の屈折率を変化させてい
る。

【００１２】本発明の液晶パネルの製造方法はアレイ基
板と対向電極基板間に液晶を含有する樹脂を注入し、対
向電極に電圧を印加し、前記樹脂を硬化させるものであ
る。突起パターンにより、液晶に印加される電界に周期
的な強弱分布が生じるため、液晶分子の配向状態も周期
的な分布となる。この状態で樹脂を硬化することによ
り、前記周期的な強弱分布が固定され、液晶層に屈折率
分布が生じる。

【００１３】また、本発明の液晶投写型テレビは、ライ
トバルブとして本発明の液晶パネルを用いたものであ
る。液晶パネルの画素電極に電圧を印加し、液晶層の周
期的な屈折率分布をなくすことによりパネルへの入射光
は直進する。電圧が無印加状態の時は、屈折率の分布状
態がレンズ的に作用し、レンズの光屈折効果と高分子分
散液晶の散乱効果により効率的に液晶パネルからの出射
光方向を変化させ、投写レンズに入射しないようにす
る。

【００１４】

【作用】まず、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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】高分子分散液晶の動作について（図８
（ａ）（ｂ））を用いて簡単に述べる。（図８（ａ）
（ｂ））は高分子分散液晶パネルの動作の説明図であ
る。（図８（ａ）（ｂ））において、８１はアレイ基
板、８２は画素電極、８３は対向電極、８４は水滴状液
晶、８５はポリマー、８６は対向基板である。画素電極
８２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る。前記電圧により画素電
極上の液晶配向方向が可変し入射光が変調される。（図
８（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８４は不規則な方向に配向し
ている。この状態ではポリマー８５と液晶８４とに屈折
率差が生じ入射光は散乱する。ここで（図８（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８１より出射する。

【００１８】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％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。

【００１９】本発明の液晶パネルは対向電極上に誘電体
物質からなる突起状のパターンを形成する。前記突起パ
ターンがない箇所は対向電極と画素電極間に印加した電
圧がそのまま液晶層に印加される。突起パターンが形成
されている箇所は突起パターンが誘電体物質で形成され
ていることから、対向電極と画素電極間に印加した電圧
は前記突起パターンと液晶層とで分圧される。したがっ
て、液晶層に印加される電圧は小さくなる。一方、液晶
溶液に電圧を印加すると、液晶は前記電圧により一方向
に配向する。液晶配向状態では液晶の屈折率は常光屈折
率ｎ_oが支配的になる。散乱状態では液晶の異常光屈折
率ｎ_eとｎ_oがまざりあった屈折率を示す。液晶溶液と基
板間に注入した状態で対向電極に電圧を印加すると、液
晶溶液には突起パターンの周期で電界の強弱分布が発生
する。したがって、液晶溶液中の液晶にも周期的な配向
分布が生じることから屈折率分布が発生する。突起パタ
ーンがマトリックス状に形成されている場合、マトリッ
クスの中心から周辺方向に屈折率分布ができる。前記状
態で液晶溶液を重合させれば、屈折率分布は固定され
る。対向電極と画素電極間に電圧が印加されていない
時、前記屈折率分布はレンズ的な機能を有し、液晶層に
入射した光を屈折させる。一方、対向電極と画素電極間
に電圧を印加し、液晶を完全に配向させれば、液晶層全
体にわたり常光屈折率ｎ_oが支配的となる。この際、ポ
リマーの屈折率ｎ_pと液晶の常光屈折率ｎ_oとを同一とな
るようにしておけば、液晶層に入射した光は屈折するこ
となく直進する。

【００２０】

【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１）は本発明の液晶パネル
の断面図である。なお、説明に不要な箇所は省略してお
り、作図を容易にするために誇張して表現した箇所が存
在する。以上のことは、以下の図面に対しても同様であ
る。（図２）において１１はＩＴＯなどからなる対向電
極１６が形成された対向電極基板、１２はソース信号線
１４などの信号線および画素電極１３およびＴＦＴ（図
示せず）などが形成されたアレイ基板、１７は高分子分
散液晶である。１５は誘電体物質からなる凸パターン
（以後、突起パターンと呼ぶ）であり、形成材料の一例
としてＴａＯｘ，ＳｉＯ₂，ＳｉＮｘなどが該当する。
（図１）における対向電極基板の平面図を（図２）に、
また、（図２）のＡ−Ａ’線での断面図を（図３）に示
す。（図１）（図３）に示すように突起パターンはソー
ス信号線１４およびゲート信号線（図示せず）の上層の
対向電極１６上にマトリックス状に形成されている。前
記パターンはなめらかな円弧状であり、その最大高さは
０．２μｍ〜３μｍが好ましい。また、その幅は、画素
電極１３に重なるように位置決めされている。前記重な
り度合は、液晶層の膜厚、屈折率等に左右されるが、画
素電極の１／４以上の面積に重なるようにすることが好
ましい。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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
性および液晶を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の印加電圧で液晶の最大透過
率が９０％程度になるように設定すればよい。液晶層１
７は周期的な屈折率分布を有している。その状態をモデ
ル的に（図４）に示す。なお、説明を容易にするために
ポリマーの屈折率をｎ _p，液晶の常光屈折率をｎ_o，異常
光屈折率をｎ_eとし、ｎ_o＜ｎ_e，ｎ_p＝ｎ_oする。（図
４）のＡの部分の屈折率は、液晶の常光屈折率ｎ_oが支
配的になっている。また、その強度は、画素電極の中央
部にいくほどマクロ的にｎ_oに近くなる。この屈折率を
ｎ₁とする。Ｂの部分の液晶は不規則配向状態であり、
ほぼ、その屈折率は（2ｎ_o＋ｎ_e）／３となっている。
この屈折率をｎ₂とする。したがって、ｎ₁＜ｎ₂となる
のでモデル的にはＡとＢの境界部では屈折差が生じマク
ロ的に凹レンズの機能を有するようになる。したがっ
て、液晶層に入射したθの角度で屈折される。なお、屈
折率Ｂの部分では（図８）に示すように水滴状液晶によ
り光は散乱する。

【００２４】以上のように対向電極１６と画素電極Ｂ間
に電圧が印加されていない時には、凹レンズと水滴状液
晶により液晶パネルへの入射光は屈折、散乱するため、
散乱透過率は非常に小さくなる。一方、対向電極１６と
画素電極１３間に電圧を印加すると屈折率Ｂの部分の液
晶も配向し、常光屈折率ｎ_oが支配的となる。したがっ
て屈折率ＡとＢの境界部がなくなり凹レンズの機能は消
滅する。またｎ_p＝ｎ_oとなるから水滴状液晶とポリマー
との屈折率差もなくなる。以上のことから、液晶層１７
は全体的に屈折率はｎ_pとなるから、入射光は屈折・散
乱せずに直進する。したがって、本発明の液晶パネルの
コントラストは非常に高くすることができる。

【００２５】以下、本発明の液晶パネルの製造方法につ
いて説明する。まず、対向電極１６上に誘電体膜を塗布
または蒸着する。つぎに突起パターンを形成するため、
前記誘電体膜上にマスクを形成する。前記、マスクを用
いて突起パターンを形成する。形成方法としては、化学
的エッチング、Ｏ₂アッシャーあるいはＲＩＥなどを用
いる方法がある。次に前記マスクを除去した後、前述の
ように突起パターン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）を塗布する。
その後、対向電極基板１１とアレイ基板１２とを位置あ
わせし、貼り合わせる。その際、突起パター１５ンがア
レイ基板の信号線の上層に位置するように位置決めをす
る。位置決め貼り合わせた後、封止樹脂を硬化させる。
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と対向電極基板１１間を真空状態に
した後、液晶の注入口を液晶溶液に侵す。真空室の真空
状態を破ると、液晶溶液は両基板間に注入させる。一
方、加圧注入方式は、対向電極基板１１の周辺部に加工
され形成された０．８〜１．２ｍｍの注入口より加圧に
より液晶溶液を注入する。

【００２６】次に対向電極１６に信号を印加するととも
に、液晶溶液を加熱、もしくは紫外線を照射して樹脂を
重合させる。信号は短形波、サイン波、三角波等のいず
れであってもよいが、その実効値は液晶層の膜厚・突起
パターンのピッチなどを考慮して調整する。また、付加
コンデンサ９４の一端をになう共通電極には所定電圧を
印加し、電位固定を行なっておく。以上のように信号を
印加すると、液晶層１７に電界が印加され、液晶は配向
する。今、突起パターンは円弧状に形成されているた
め、液晶層１７に印加される電界もなだやかな強弱分布
ができる。前記分布に従い、液晶の配向状態の強弱も変
化する。前記状態で樹脂を重合させることにより、前記
配向状態が固定される。以上のようにして、液晶層には
屈折率分布を形成することができる。以上のようにし
て、本発明の液晶パネルは完成する。

【００２７】なお、突起パターン１５は円弧状に形成す
るとしたが、これに限定するものではない。たとえば
（図５）の５１に示すように平面的な凸状の突起パター
ンにしてもよい。この場合も、ソース信号線・共通電極
形成位置により、液晶層１７に屈折率分布の強弱を発生
させることができる。したがって、液晶層に屈折率分布
を形成することができる。

【００２８】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６）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６）において、６１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。６２は赤
外線および紫外線を透過させ可視光のみを反射させるＵ
ＶＩＲカットミラーである。ただし、ＵＶＩＲカットミ
ラー６２は集光光学系６１の内部に配置してもよいこと
は言うまでもない。また、６３ａはＢＤＭ、６３ｂはＧ
ＤＭ、６３ｃはＲＤＭである。なお、ＢＤＭ６３ａから
ＲＤＭ６３ｃ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ＲＤＭ６３ｃ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。

【００２９】６４ａ，６４ｂ，６４ｃ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６４ｃ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、もしくは液晶膜厚を厚めに構成
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、突起パターン
１５の見かけ上の高さも赤（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用は低くすると良い。６５ａ，６５ｂ，６
５ｃ，６７ａ，６７ｂ，６７ｃはレンズ、６６ａ，６６
ｂおよび６６ｃは、しぼりとしてのアパーチャである。
なお、６５，６６および６７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６５，６６および６７
の組を投写レンズ系と呼ぶ。また、アパーチャ６６はレ
ンズ６５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。

【００３０】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６４と
レンズ６５との距離Ｌと、レンズ６５とアパーチャ６６
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。

【００３１】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１５０：１
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。

【００３２】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６１か
ら白色光が照射され、前記白色光のＢ光成分はＢＤＭ６
３ａにより反射される。前記Ｂ光は高分子分散液晶パネ
ル６４ａに入射する。前記高分子分散液晶パネルは（図
８（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。

【００３３】散乱した光はアパーチャ６６ａで遮光さ
れ、逆に、所定角度内の光はアパーチャ６６ａを通過す
る。変調された光は投写レンズ６７ａ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６４ｂはＧ光成分の光を変調し、ま
た、高分子分散液晶パネル６４ｃ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。

【００３４】また、（図６）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。

【００３５】また、（図６）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。

【００３６】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。

【００３７】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光に対して変調
する３枚の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
でもフルカラー画像を実現できる。

【００３８】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
金属物質で構成し、反射電極にすればよい。

【００３９】さらに、（図６）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７）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７３から発した投写光は、コンデンサレンズ７
４でミラー７２に集束される。集束光はミラー７２で反
射され、シュリーレンレンズ７５で平行光線となって本
発明の液晶パネル６６に入射する。屈折率Ａの部分が完
全に生成されている画素に入射した光は屈折され、シュ
リーレンレンズ７５により拡大されてスクリーン７１に
投映される。屈折率Ａの部分が完全に消滅した画素に入
射した光はそのまま反射し、７２のミラー兼シュリーレ
ンストップで遮光される。前述の屈折率Ａの部分の生成
と消滅の中間的状態の時は屈折状態に応じた光がスクリ
ーン７１に投映される。なお、前述の液晶投写型テレビ
において屈折された光をシュリーレンレンズ６５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、屈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。

【００４０】また、突起パターン１５はマトリックス状
に形成するとしたが、これに限定するものではなく、ス
トライプ状に形成してもよい。その際は、ストライプ状
のパターンはソース信号線もしくはゲート信号線にそっ
て、前記信号線の上層かつ対向電極上に形成する。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明の液晶パネルは高
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、偏光板を用いないことから、当然のことな
がら、従来の課題である偏光板劣化はない。また、液晶
パネルが加熱されることもなく、寿命低化もない。さら
に配向膜も不要であり、ラビング処理も必要でないた
め、製造コストも低減できる。

【００４２】さらに、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液晶層内に屈折率分布を形成し、
レンズ機能をもたせているため、その液晶層での散乱効
果とレンズの屈折効果により、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。液晶がオ
ン状態ではレンズは消滅するので、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。

【００４３】また、信号線の上層に突起パターンの最大
高さ部が位置するようにしている。したがって、信号線
には電圧が印加されにくい。従来では、信号線上で映像
表示に関係なく光が変調され、画像表示を劣化させてい
たが、本発明の液晶パネルは信号線の上層で電圧が印加
されにくいため、光変調されず画像表示劣化が少ない。
ブラックマトリックスも必要でなくなり、画素の開口率
も向上する。

【００４４】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、見かけ上の突起パターン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説明図である。

【図５】本発明の液晶パネルの対向電極基板の他の実施
例での断面図である。

【図６】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７】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。

【図８】高分子分散液晶パネルの動作の説明図である。

【図９】液晶パネルの等価回路図である。

【図１０】従来の液晶パネルの断面図である。

【図１１】従来の液晶投写型テレビの構成図である。

【符号の説明】

１１，８６対向電極基板１２，８１アレイ基板１３８２画素電極１４８７ソース信号線１５，５１凸パターン１６，８３対向電極１７高分子分散液晶６１，１１１集光光学系６２，１１２ＵＶＩＲカットミラー６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，７６高分子分散液晶パネル６６ａ，６６ｂ，６６ｃアパーチャ７３投写光源７４コンデンサレンズ７５シュリーレンレンズ７７，７８画素８４水滴状液晶８５ポリマー９３ＴＦＴ９４付加コンデンサ９５液晶１０２ブラックマトリックス１０３ＴＮ液晶１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃＴＮ液晶パネル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向電極基板の対向電極上でかつ画素電
極が形成されたアレイ基板上の信号線と略相対する位置
に誘電体物質からなる凸状と凹状のうち少なくとも一方
の形状のパターンが形成され、前記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ことを特徴と
する液晶パネル。
【請求項２】パターンはストライプ状とマトリックス
状のうち少なくとも一方の形状であ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】高分子分散液晶は複数の屈折率の部分を
有し、かつ前記相異なる屈折率の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】対向電極基板上の対向電極上に誘電体物
質からなる凸状と凹状のうち少なくとも一方の形状のパ
ターンを形成する第１の工程と、前記パターンがアレイ
基板上に形成された信号線と略相対するようにかつ所定
間隔において前記対向電極基板とアレイ基板とを貼り合
わせる第２の工程と、前記対向電極基板とアレイ基板間
に液晶を含有する樹脂を注入する第３の工程と、前記対
向電極に所定電圧を印可するとともに光照射手段と加熱
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５】樹脂は紫外線硬化樹脂であることを特徴
とする請求項４記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項６】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７】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６記載の液晶投写型テレビ。
【請求項８】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７記載の液晶投写型テレビ。
【請求項９】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７記載の液晶投写型テレビ。