DE69417166T2

DE69417166T2 - Flüssigkristalltafel mit ultraviolette Strahlung reduzierenden Mitteln, Herstellungsverfahren dafür und ein diese nutzendes Projektionsanzeigegerät

Info

Publication number: DE69417166T2
Application number: DE69417166T
Authority: DE
Inventors: Hideki Omae; Shinya Sannohe; Hiroshi Takahara
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-08
Filing date: 1994-12-07
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2014-12-08
Also published as: US6333770B1; EP0657761B1; EP0657761A1; US5963283A; DE69417166D1; US5734454A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Polymerdispersionsflüssigkristalltafel, die optische Bilder als Veränderungen in der Lichtstreuungsbedingung erzeugt; auf ein Herstellungsverfahren für die Flüssigkristalltafel; und auf eine Projektionsanzeigevorrichtung zum Vergrößern und zum Projezieren der auf dieser Flüssigkristalltafel dargestellten Bilder auf einen Schirm.
Das Interesse in Anzeigevorrichtungen mit einem großen Schirm hat in den letzten Jahren signifikant für Anwendungen zugenommen, wie etwa Heimkino und Geschäftspräsentationen. Während viele verschiedene Typen von Projektionsgeräten, die Lichtmodulatoren verwenden, über die Jahre vorgeschlagen wurden, wurden in letzter Zeit Flüssigkristallprojektionsfernseher verfügbar, in denen Bilder auf einer kleiner Flüssigkristalltafel vergrößert und unter Verwendung einer Projektionslinse und/oder anderen Optiken auf einen großen Schirm projeziert werden.
Zunächst werden Bilder auf Flüssigkristalltafeln primär durch elektrisches Verändern der optischen Eigenschaften der Flüssigkristalle dargestellt. Es existieren viele verschiedene Verfahren dieses zu erreichen, basierend auf einer Vielzahl von Arbeitsprinzipien. Verdrehte nematische (TN)-Flüssigkristalltafeln, die in derzeit erhältlichen Flüssigkristallprojektionsdarstellungsvorrichtungen verwendet werden, verwenden die Veränderungen in der optischen Drehkraft der Flüssigkristalle, die durch Variation der Feldstärke ausgeübt wird. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß die TN-Flüssigkristalltafeln eine Polarisationsplatte auf sowohl der Einfalls- als auch der Ausfalls-Seite für die Lichtmodulation benötigen, und das diese Polarisationsplatten die Effizienz des Gerätes bei der Verwendung von Licht senken.
Verfahren, die das Lichtstreuungsphänomen von Flüssigkristallen verwenden, können verwendet werden, um Licht ohne Verwendung von Polarisationsplatten zu kontrollieren. Beispiele von Flüssigkristalltafeln, bei denen optische Bilder durch Verändern des Lichtstreuungszustandes der Flüssigkristalle gebildet werden, schließen Phasenveränderungs- (PC), dynamische Streuungs- (DSM), und Polymerdispersionsflüssigkristalle ein. Aufgrund der Nachfrage für verbesserte Bildhelligkeit werden Polymerdispersionsflüssigkristalltafeln, wie sie in der US-A-4 435 047 beschrieben sind, aktiv erforscht.
Die US-A-4 613 207 beschreibt eine Flüssigkristallprojektionsvorrichtung, die eine Polymerdispersionsflüssigkristalltafel aufweist, die manchmal auch als eingekapselte Flüssigkristalltafel bezeichnet wird.
Polymerdispersionsflüssigkristalle werden im folgenden kurz beschrieben. Polymerdispersionsflüssigkristalle können in zwei Haupttypen gemäß dem Dispersionszustand der Flüssigkristalle und des Polymers unterteilt werden. In einem Typ werden die tröpfchenförmigen Flüssigkristalle in einer Polymersubstanz dispergiert, und die Flüssigkristalle sind in der Polymersubstanz in einem diskontinuierlichen Zustand vorhanden; dieser Typ des Flüssigkristalls wird im folgenden als "PDLC" (Polymerdispersionsflüssigkristall) bezeichnet. Bei dem anderen Typ wird in der Flüssigkristallschicht ein Netzwerk aus Polymer hindurchgelegt, was zu einer Struktur führt, die ähnlich einem mit Flüssigkristallen imprägnierten Schwamm ist. Die Flüssigkristalle in dieser Struktur sind nicht tropfenförmig, sie sind durch die Struktur hindurch kontinuierlich; dieser Typ wird im folgenden als "PNLC" (Polymernetzwerkflüssigkristall) bezeichnet. Bei beiden Typen von Flüssigkristalltafeln werden Bilder durch Kontrollieren der Lichtsteuung und der Transmissionsgradzustände der Flüssigkristalle dargestellt. Es ist zu beachten, daß die vorliegende Erfindung beispielhaft unter Verwendung vor allem eines PDLC beschrieben ist. Dabei sei vorausgesetzt, daß der Begriff PDLC, wie er hier verwendet wird, so zu verstehen ist, daß er nicht nur Polymerdispersionsflüssigkristallmaterial einschließt, sondern auch das Polymernetzwerkflüssigkristallmaterial.
Soweit das Harz transparent ist, kann die Polymermatrix in diesem Typ der Polymerdispersionsflüssigkristallschicht im Grunde sowohl ein thermoplastisches als auch ein wärmehärtbares Harz sein. Ultraviolett-aushärtende Harze sind am einfachsten und bieten eine gute Leistungsfähigkeit und werden daher am meisten verwendet. Dies liegt daran, daß dasselbe Herstellungsverfahren, welches für die TN-Flüssigkristalltafeln verwendet wird, ohne Modifikation angewendet werden kann.
Um herkömmliche Flüssigkristalltafeln herzustellen, wird das spezifizierte Elektrodenmuster zunächst sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Schaltungsplatine gebildet, und diese beiden Schaltungsplatinen werden mit den korrespondierenden Elektroden gegenüberliegend zusammen laminiert in dem Laminierungsprozeß wird ein Spacer mit einer gleichförmigen, vorbestimmten Korngröße sandwichartig zwischen den beiden Schaltungsplatinen eingebaut, und die Schaltungsplatinen werden mit einem Epoxyharzdichtmittel miteinander verbunden, um eine Lücke einer bestimmten Größe zwischen den Schaltungsplatinen aufrechtzuerhalten. Der Flüssigkristall wird dann in diese leere Zelle injiziert.
Um Polymerdispersionsflüssigkristalltafeln unter Verwendung dieser Herstellungsmethode herzustellen, ist es ausreichend, ein UV-aushärtendes Harz, beispielsweise ein Acrylharz, für das Polymermatrixmaterial zu verwenden. Dies liegt daran, daß das Harz vor der Injektion als eine Vorstufe aus Monomeren und/oder Oligomeren mit einer relativen niedrigen Viskosität existiert, und daß die Flüssigkristallmischung (die Flüssigkristallösung) eine ausreichende Fluidität für die Injektion bei Raumtemperatur aufweist. Als Ergebnis kann das Herstellungsverfahren einer herkömmlichen Flüssigkristalltafel verwendet werden, um das Schaltungsplatinenlaminat herzustellen, in welches dann die Flüssigkristallösung injiziert wird. Nach der Injektion wird die Tafel Licht ausgesetzt, um die Aushärtungsreaktion, die die Polymerdispersionsflüssigkristallschicht bildet, zu fördern.
Durch Bestrahlung der Tafel mit ultraviolettem Licht nach der Polymerinjektion wird nur in den Harzkomponenten eine Polymerisationsreaktion veranlaßt, um das Polymer zu bilden, und die Flüssigkristallkomponenten werden phasensepariert. Wenn der Gehalt an Flüssigkristall in der Lösung kleiner ist als der Harzgehalt, werden kornförmige Flüssigkristalltropfen getrennt gebildet; wenn der Flüssigkristallgehalt größer ist, existiert die Polymermatrix in einer granulatartigen Form oder in einem netzwerkartigen Zustand in dem Flüssigkristallmaterial, und der Flüssigkristall wird als eine kontinuierliche Schicht gebildet. Die Größe der Flüssigkristalltropfen oder die Lochgröße in dem Polymernetzwerk zu diesem Zeitpunkt muß in etwa gleichförmig sein, und innerhalb des Bereiches von etwa 0.1 um bis einigen um liegen, da sonst die Lichtsteuungsleistungsfähigkeit schlecht und der Kontrast niedrig sein wird. Als Ergebnis muß das Material vollständig in einer relativ kurzen Zeit vollständig ausheilbar sein. UV-aushärtende Harze erfüllen diese Anforderungen und sind daher zu bevorzugen.
Die Arbeitsweise eines Polymerdispersionsflüssigkristalls wird im folgenden kurz mit Bezug auf die Fig. 27 und 28 beschrieben in den Fig. 27 und 28 sind das Gruppensubstrat 231, die Pixelelektrode 232, die Gegenelektrode 233, die tröpfchenförmigen Flüssigkristalle 234, das Polymer 235, und das Gegenelektrodensubstrat 236 dargestellt. Es ist zu beachten, daß die Dünnschichttransistoren (TFT) und andere Komponenten, die in den Figuren nicht dargestellt sind, mit der Pixelelektrode 232 verbunden sind, und daß das Licht durch Verändern der Richtung der Flüssigkristallorientierung auf der Pixelelektrode durch Schalten des TFT ein/aus, um eine Spannung an die Pixelelektrode anzulegen, moduliert wird.
Wenn eine Spannung nicht wie in der Fig. 27 dargestellt angelegt wird, dann sind die tropfenförmigen Flüssigkristalle 234 in unregelmäßigen Richtungen orientiert, was einen Unterschied in den Brechungsindizes des Polymers 235 und der tropfenförmigen Flüssigkristalle 234 und einer Streuung des einfallenden Lichtes zur Folge hat.
Wenn an die Pixelelektrode 232 gemäß Fig. 28 eine Spannung angelegt wird, orientieren sich die Flüssigkristalle in der gleichen Richtung. Wenn der Brechungsindex der Flüssigkristalle, wenn sie in einer bestimmten Richtung orientiert sind, angepaßt wird, damit er mit dem Brechungsindex des Polymers übereinstimmt, wird das einfallende Licht nicht gestreut, und es wird aus dem Gruppensubstrat 231 emittiert. Es ist zu beachten, daß dann, wenn die Flüssigkristalle eine tropfenförmige Form wie bei einem PDLC aufweisen, der durchschnittliche Durchmesser der tropfenförmigen Flüssigkristalle als Teilchendurchschnittsdurchmesser bezeichnet wird. Normalerweise wird in einem PNLC der Lochdurchmesser ausgedrückt, dies wird jedoch auch als Teilchendurchschnittsdurchmesser bei dieser Beschreibung bezeichnet.
Ein Beispiel einer Projektionsanzeigevorrichtung, die diesen Type einer Polymerdispersionsflüssigkristalltafel verwendet ist in dem US-Patent 5 510 232 beschrieben. In der in diesem Patent beschriebenen Vorrichtung wird das Licht von einer einzelnen Lichtquelle in die Wellenlängengruppen der drei Primärfarben (rot (R), gründ (G) und Blau (B)) unterteilt, in verschiedene optische Wege unter Verwendung eines dichroiden Prismas geleitet; eine Polymerdispersionsflüssigkristalltafel wird in jeden optischen Weg als ein Lichtmodulator gebracht; das durch diese Polymerdispersionsflüssigkristalltafeln modulierte Licht wird dann unter Verwendung eines dichroiden Prismas erneut zusammengeführt; und das Bild wird unter Verwendung einer Projektionslinse vergrößert und auf den Schirm projeziert.
In einer herkömmlichen TN-Flüssigkristalltafel wird ein Schattierungsschicht, die als schwarze Matrix bezeichnet wird, in dem nicht darstellenden Bereich zwischen den Pixeln gebildet. Insbesondere wird in einer aktiven Matrixflüssigkristalltafel, die Schaltelemente enthält, diese schwarze Matrix auf einem Substrat angeordnet, welches den Schaltelementen und den Signalelektroden gegenüberliegt. Dies dient dazu, den Kontrast zu verbessern, um in dem TFT eine Photoleitfähigkeit zu verhindern, und um einen Lichtverlust zu blockieren, welcher durch umgekehrtes Drehen der Flüssigkristalle verursacht wird, welches sich aus horizontalen Feldern, die zwischen den Signallinien und den Elektroden in einer aktiven Matrixflüssigkristalltafel angelegt werden, ergibt.
Diese schwarze Matrix kann jedoch nicht gebildet werden, wenn ein UV-aushärtendes Harz für die Polymermatrix in einem Polymerdispersionsflüssigkristall verwendet wird. Dies liegt daran, daß dann, wenn die Polymerdispersionsflüssigkristalltafel durch die oben beschriebene Methode in der leeren Zelle, in welcher die schwarze Matrix gebildet ist, gebildet wird, das für die UV-Aushärtung des Harzes verwendet UV-Licht durch die schwarze Matrix blockiert wird, und das Harz in dem Schattenbereich unausgehärtet verbleibt.
In einer Polymerdispersionsflüssigkristalltafel, in welcher eine schwarze Matrix nicht gebildet wird, verursacht das zwischen den Signalleitungen und den Elektroden angelegte Feld, daß die Flüssigkristallmoleküle aufgerichtet werden, so daß die Streuenergie geschwächt wird, und daß ein Lichtleck auftritt. Der Lichtverlust zwischen den Pixeln verwischt daher das Bild und führt zu einem Bild, welches nicht mehr scharf definiert ist. Wenn für die Schaltelemente ein TFT verwendet wird, penetriert dieses Verlustlicht zu der Halbleiterschicht des TFT hindurch, es entwickelt sich ein durch die Photoleitfähigkeit verursachter Leckstrom, und es treten Übersprechen und andere Anzeigeprobleme auf.
In einer Projektionsanzeigevorrichtung, die eine reflektierende Flüssigkristalltafel verwendet, wird das auf die Flüssigkristalltafel einfallende Licht, welches durch die schwarze Matrix reflektiert wird, ohne jegliche Modulation emittiert, was zu zusätzlichem reflektiertem Licht führt, welches den Kontrast absenkt, wenn die schwarze Matrix unter Verwendung einer dünnen metallischen Schicht aus Chrom oder einem anderen Metall in der Flüssigkristalltafel gebildet wird.
Darüber hinaus wird gestreutes Licht mit einem großen Emissionswinkel vollständig durch die Substrat-Luft-Grenzschicht auf die Flüssigkristallschicht reflektiert. Auf die nicht darstellenden Bereiche zwischen den Pixel zurückfallende Strahlen induzieren insbesondere eine Photoleitfähigkeit in dem TFT, was erneut eine Streuung in diesem Bereich produziert, worauf das gestreute Licht zurück zu der Emissionsseite zurückkehrt. Das Ergebnis ist ein reduzierter Darstellungskontrast und eine reduzierte Darstellungsqualität.
Darüber hinaus ist die Wellenlängenabhängigkeit der Streueigenschaften der Polymerdispersionsflüssigkristalltafel hoch. Insbesondere sind die Streueigenschaften bei rotem Licht, welches eine lange Wellenlänge aufweist, den Eigenschaften von grünem und blauem Licht unterlegen. Als Ergebnis bleiben Flüssigkristalltafeln, die rotes, grünes und blaues Licht für jeden Pixel mittels Farbfiltern modulieren, nur in dem roten Spektrum unter einem schlechten Kontrast.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Darstellungsqualität einer Polymerdispersionsflüssigkristalltafel zu verbessern, ohne eine schwarze Matrix zu bilden, und den Kontrast in einer Flüssigkristallprojektionsdarstellungsvorrichtung unter Verwendung dieser Polymerdispersionsflüssigkristalltafel zu verbessern.
Um diese Aufgabe zu erreichen, wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt eine Flüssigkristalltafel mit: einem ersten Substrat, auf dem Pixelelektroden in einem Matrixmuster angeordnet sind; einem zweiten Substrat, auf dem eine transparente Gegenelektrode angeordnet ist; und einer Flüssigkristallschicht, die zwischen den ersten und zweiten Substraten liegt und angeordnet ist, um die Höhe der Lichtstreuung bei Anlegen eines elektrischen Feldes zu verändern; gekennzeichnet durch ein Mittel, welches ultraviolettes Licht reflektiert oder absorbiert und sichtbares Licht durchläßt und auf einem der ersten und zweiten Substrate angeordnet und in einem Muster ausgebildet ist, das im wesentlichen identisch mit dem Matrixmuster der Pixelelektroden ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zur Verfügung gestellt ein Herstellungsverfahren für eine Flüssigkristalltafel, mit:
einem ersten Verfahrensschritt, Pixelelektroden in einem Matrixmuster auf einem ersten Glassubstrat auszubilden;
einem zweiten Verfahrensschritt, auf einem zweiten Glassubstrat in einem Muster, das im wesentlichen identisch mit dem Matrixmuster der Pixelelektroden ist, ein Mittel zum Reflektieren oder Absorbieren von Ultraviolettlicht und zum Durchlassen von sichtbarem Licht auszubilden;
einem dritten Verfahrensschritt, einen bestimmten Spalt zwischen den ersten und zweiten Substraten zu halten und eine gemischte Lösung aus unter Ultraviolettstrahlung härtendem Kunststoff und Flüssigkristall in den Spalt zwischen dem ersten und zweiten Glassubstrat zu injizieren; und
einem vierten Verfahrensschritt, die zusammengesetzte Tafel mit Ultraviolettlicht von der Seite des zweiten Glassubstrates zu bestrahlen, um den unter Ultraviolettlicht härtenden Kunststoff zu härten und eine Polymerdispersionsflüssigkristallschicht zu bilden.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zur Verfügung gestellt ein Flüssigkristallprojektionsanzeigegerät mit: einer Lichtquelle, einer Flüssigkristalltafel zum Modulieren von einfallendem Licht, das von der Lichtquelle ausgestrahlt wird, in Abhängigkeit von einem anzuzeigenden Bild, welche ein erstes Substrat, auf dem Pixelelektroden in einem Matrixmuster ausgebildet sind, ein zweites Substrat, auf dem eine Gegenelektrode ausgebildet ist, und ein Polymerdispersionsflüssigkristall, das zwischen den ersten und zweiten Substraten angeordnet ist, aufweist; und einer Projektionseinrichtung von Licht, das durch die Flüssigkristalltafel moduliert ist; gekennzeichnet durch ein Mittel, das Ultraviolettlicht reflektiert oder absorbiert und sichtbares Licht durchläßt, auf einem der ersten und zweiten Substrate angeordnet und in einem Muster ausgebildet ist, das im wesentlichen identisch mit dem Matrixmuster der Pixelelektroden ist.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Mittels dieser Konfiguration unterscheidet sich das ultraviolette Strahlungsniveau gemäß dem Darstellungsbereich der Tafel. Es sind daher Bereiche hoher und niedriger Ultraviolettstrahlung in der Flüssigkristallschicht vorhanden, und die Flüssigkristrallschicht ist mit dem Teilchendurchmesser der Flüssigkristall gebildet, die sich bezüglich der Gebiete des Substrates unterscheiden.
Mindestens eines der beiden Substrate, zwischen welche die Flüssigkristallschicht in einer Polymerdispersionsflüssigkristalltafel gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut ist, erfüllt die folgende Gleichung 1;
t ≥ (d/4) n² - 1 [1]
wobei t die Mittendicke des Substrates ist, n der Brechungsindex ist, und d der maximale Durchmesser der wirksamen Anzeigefläche der Flüssigkristalltafel ist. In einer Flüssigkristalltafel gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine transparente Tafel auf der lichteinfallenden und/oder -ausfallenden Seite der Flüssigkristalltafel zur Verfügung gestellt, und die transparente Tafel ist optisch mit der Flüssigkristalltafel mittels eines transparenten Verbindungsmittels verbunden.
In einer Flüssigkristalltafel, die für jeden Pixel mittels Farbfiltern rotes, grünes und blaues Licht moduliert, ist eine Schicht über den Pixeln, die grünes und blaues Licht modulieren, gebildet, welche ultraviolettes Licht reflektiert oder absorbiert, oder diese Schicht ist über jedem Pixel gebildet, wobei die ultraviolette Reflektivität oder die Absorptionsfähigkeit der über den Pixeln gebildeten Schicht gemäß der modulierten optischen Wellenlänge jedes Pixels differiert. Die ultraviolette Reflektivität oder Absorptionsfaktor der über den Pixeln, die Rot modulieren, gebildeten Schicht ist insbesondere niedriger als der der für die anderen Pixel gebildeten Schichten.
Eine Projektionsanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält Lichterzeugungsmittel; eine Flüssigkristalltafel, die optische Bilder als Veränderungen in dem Lichtsteuungszustand bildet; und ein Projektionsmittel zum Projezieren von Licht, welches durch die Flüssigkristalltafel moduliert ist; und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristalltafel der Projektionsanzeigevorrichtung eine Flüssigkristalltafel gemäß der Erfindung ist.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin gekennzeichnet durch die Quantität des ultravioletten Lichtes, welches auf die Polymerdispersionsflüssigkristalltafel gestrahlt wird, und zwar unterschiedlich bezüglich der Flächenenden der Tafel während der Phasenseparation durch die ultraviolette Strahlung der Flüssigkristalle in dem Polymerdispersionsflüssigkristallfilm; es wird ein photoaushärtendes Harz als die Polymermatrix verwendet. Insbesondere wird in einer aktiven Matrixflüssigkristalltafel dann, wenn der ultraviolette Transmissionsgrad der nicht darstellenden Fläche der Signalleitung und der TFT-Substrate höher ist als der der darstellenden Fläche der Pixelelektrode, die Polymerisationsrate der Polymermatrix in der nichtdarstellenden Fläche groß sein, und es wird die Phasenseparation von den Flüssigkristallen schnell sein. Als Ergebnis wird die Struktur der Polymerdispersionsflüssigkristalltafel variieren, es wird der Flüssigkristallteilchendurchmesser der Polymerdispersionsflüssigkristalltafel in der nicht darstellenden Fläche extrem klein sein, die Streuleistungsfähigkeit wird extrem hoch sein, und die Antriebsspannung wird ebenfalls hoch sein. Daher wird, wenn eine Schicht, die ultraviolettes Licht reflektiert oder absorbiert, nur in der Pixelfläche der Flüssigkristalltafel gebildet wird, und die Tafel von der Seite des Substrates, auf welchem die Schicht gebildet ist, bestrahlt wird, die Streuleistungsfähigkeit und die Antriebsspannung der Flüssigkristalltafel in dem nicht darstellenden Gebiet größer sein als in dem darstellenden Gebiet der Flüssigkristalltafel. Als Ergebnis wird in diesem Bereich immer eine hochqualitative schwarze Anzeige erreicht werden, sogar ohne eine schwarze Matrix in dem nicht darstellenden Bereich. Die Tafel zeigt auch einen guten Widerstand beim Antreiben durch horizontale Felder, die zwischen den Signalleitungen und den Elektroden angelegt werden.
Licht, welches durch die Polymerdispersionsflüssigkristalle gestreut und emittiert wird, wird teilweise durch die Substrat-Luft-Grenzschicht reflektiert, und wird erneut durch die Polymerdispersionsflüssigkristallschicht gestreut. Diese sogenannte zweite Lichtquelle, verursacht durch diffuse Reflexion, erhöht die Luminanz der Flüssigkristallschicht, die normalerweise schwarz zeigt. Es ist insbesondere notwendig zu verhindern, daß reflektiertes Licht auf die Polymerdispersionsflüssigkristallschicht der nicht darstellenden Fläche zwischen den Pixel fällt. Dies dient dazu, die Luminanz der Flüssigkristallschicht in dieser Schicht zu minimieren, da sich dort keine schwarze Matrix zwischen den Pixeln befindet, und eine durch reflektriertes Licht verursachte TFT-Photoleitfähigkeit zu verhindern.
Der kritische Winkel der sich durch den Brechungsindex des Substrates und der Luft ergebenden Totalreflexion wird durch die unten stehende Gleichung [2] definiert, wobei 'n' der Brechungsindex des Substrates ist.
Θ = sin&supmin;¹ (1/n) [2]
Alles gestreute Licht, welches mit einem Winkel größer als dieser Winkel emittiert wird, wird auf die Polymerdispersionsflüssigkristallschicht reflektiert und erneut gestreut. Um dieses zu verhindern, ist es ausreichend, die Substratdicke so einzustellen, daß das Licht, welches bei dem kritischen Winkel totalreflektiert wird, nicht erneut die Flüssigkristallschicht erreicht. Diese Dicke wird durch die unten stehende Gleichung [3] zur Verfügung gestellt, wobei t die Substratdicke ist, und wobei d der maximale Durchmesser des wirksamen darstellenden Bereiches ist.
t ≥ (d/4) n² - 1 [3]
Als nächstes wird, wenn Licht durch eine ineffektive Oberfläche reflektiert wird, das Licht zu der Flüssigkristallschicht zurückkehren, was zu einer ansteigenden Luminanz in den nicht darstellenden Bereichen zwischen den Pixeln führt. Dieses Problem kann gelöst werden, indem lichtabsorbierende Mittel auf der ineffektiven Oberfläche des transparenten Substrates auf der Emissionsseite zur Verfügung gestellt werden, um Störlicht zu absorbieren. Wenn eine Anti-Reflexionsbeschichtung in dem wirksamen Bereich der Emissionsoberfläche des transparenten Substrates der Emissionsseite zur Verfügung gestellt wird, dann wird zusätzlich die Reflektivität der Emissionsoberfläche gegenüber von der Flüssigkristallschicht mit einem kleinen Winkel ausgesandtem Licht abnehmen, und der Anstieg in der Luminanz in dem schwaren Anzeigebereich und in dem nicht-darstellenden Bereich zwischen den Pixeln kann reduziert werden.
Wenn das Licht, welches durch die Flüssigkristalltafel moduliert wird, langweiliges Licht (z. B. rotes Licht) ist, sind Flüssigkristalltropfen mit einem großen Teilchendurchschnittsdurchmesser zum Erhalten eines guten Kontrates zu bevorzugen. Wenn die Wellenlänge kurz ist (z. B. blaues Licht), dann ist im Gegenteil eine kleine Teilchendurchschnittsgröße zum Erhalten eines guten Kontrastes zu bevorzugen. Die Reflektivität oder der Absorptionsfaktor der leitfähigen dünnen Schicht, die ultraviolettes Licht reflektiert oder absorbiert, kann durch Kontrollieren der Schichtdicke variiert werden. Als Ergebnis kann durch Verwendung von Substraten, auf welchen dünne leitfähige Schichten mit verschiedenen Schichtdicken gemäß der Wellenlänge des durch die Flüssigkristalltafel zu modierenden Lichtes gebildet sind, und durch Bestrahlen der Substrate mit ultraviolettem Licht einer konstanten Stärke, Polymerdispersionsflüssigkristalltafeln mit den gewünschten Eigenschaften erhalten werden.
Durch die oben beschriebenen Mittel ist es möglich, eine Flüssigkristalltafel zur Darstellung von scharfen, hellen und kontrastreichen Bildern ohne Verwendung einer schwarzen Matrix zur Verfügung zu stellen, da die Helligkeit der nichtdarstellenden Bereiche zwischen den Pixeln reduziert werden kann, und eine hochqualitative schwarze Anzeige aufrechterhalten werden kann. Darüber hinaus können unter Verwendung dieser Flüssigkristalltafel in einen Projektionsfernseher oder in einer anderen Projektionsanzeigevorrichtung helle Bilder mit gutem Kontrast erhalten werden.
Wenn das gleiche Vorgehen in einer Flüssigkristalltafel verwendet wird, die Farbfilter enthält, und die bei jedem Pixel rotes, grünes und blaues Licht moduliert, wird eine Schicht über den Pixeln, die grünes und blaues Licht modulieren, gebildet, die ultraviolettes Licht reflektiert oder absorbiert, und die Schicht wird gleichzeitig mit Licht bestrahlt, um die Polymerdispersionsflüssigkristallschicht zu bilden, wobei die Polymerdispersionflüssigkristallschicht von Pixeln, die rotes Licht modulieren, einen kleineren Flüssigkristallteilchendurchmesser aufweisen wird, als jene der Polymerdispersionsflüssigkristallschicht von Pixeln, die grünes Licht modulieren, und es wird die Streuleistungsfähigkeit hoch sein. Es ist daher möglich, einen konsistenten Kontrast zu erhalten, indem die Streueigenschaften der Flüssigkristallschichten für jede Wellenlänge des Lichtes kontrolliert durch jeden Pixel eingestellt werden. Es sei angemerkt, daß der gleiche Effekt erhalten werden kann, auch wenn diese Schicht über jedem Pixel gebildet wird, und das die ultraviolette Reflektivität oder der Absorptionsfaktor der über mindestens den das rote Licht modulierenden Pixeln gebildeten Schicht niedrig sind.
Mittels der somit beschriebenen Erfindung verbleibt nicht polymerisiertes Harz nicht länger in der Flüssigkristallschicht, und es wird die Zuverlässigkeit verbessert, da in der Polymerdispersionsflüssigkristalltafel keine schwarz Matrix gebildet wird.
Die Flüssigkristalltafel in der nicht darstellenden Fläche zwischen den Pixeln wird bei der normalen Antriebsspannung nicht transparent, und wird daher nicht durch horizontale Felder beeinflußt, und kann somit Lichtlecks um die Pixel herum verhindern. Zusätzlich ist normalerweise eine hochqualitative schwarze Anzeige möglich, obwohl keine schwarze Matrix vorhanden ist, und es kann eine Flüssigkristalltafel mit einem hohen Anzeigekontrast zur Verfügung gestellt werden.
Es ist auch möglich, eine Flüssigkristalltafel mit gutem Kontrast und guter Helligkeit bei allen roten, grünen und blauen Pixeln mittels einer einzelnen, farbfähigen Flüssigkristalltafel unter Verwendung von Farbfiltern zur Verfügung zu stellen.
Darüber hinaus kann dadurch, daß das transparente Substrat dick gemacht wird, oder dadurch, daß eine transparente Tafel mit einem transparenten Substrat kombiniert wird, eine Flüssigkristalltafel zur Verfügung gestellt werden, die hochqualitative Bilder darstellt, die hell sind, einen guten Kontrast aufweisen, und die frei von durch Fotoleitfähigkeit verursachtem Übersprechen sind.
Eine Projektionsanzeigevorrichtung, die in der Lage ist, helle, kontrastreiche Bilder darzustellen, kann auch unter Verwendung der Flüssigkristalltafel der Erfindung mit sogar noch größerer Wirksamkeit zur Verfügung gestellt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird klarer aus der folgenden Beschreibung werden, die unten gegeben ist, und aus den begleitenden Zeichnungen, in denen:
Fig. 1 ein Querschnitt einer Flüssigkristalltafel gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine Aufsicht auf ein Glassubstrat ist, zum Zeigen von ultraviolett reflektierenden Schichtabschnitten gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine erklärenden Ansicht ist, zum Darstellen des Prinzips der Herstellung der Flüssigkristalltafel gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ein Graph ist, welcher eine lichtreflektierende Eigenschaft der ultraviolettreflektierenden Schicht gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 5 ein Querschnitt einer Flüssigkristalltafel gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 6 ein Querschnitt einer Flüssigkristalltafel gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 7 ein Querschnitt einer Flüssigkristalltafel gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 8 ein Querschnitt einer Flüssigkristalltafel gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 9 ein Querschnitt einer Flüssigkristalltafel gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 10 ein Querschnitt einer Flüssigkristalltafel gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 11 ein Querschnitt einer Flüssigkristalltafel gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 12 eine Aufsicht zum Darstellen eines Musters einer Gegenelektrode gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 13 und 14 Aufsichten sind, die Muster von Gegenelektroden von vergleichbaren Beispielen zeigen;
Fig. 15 eine Aufsicht zur Darstellung von Mustern einer Gegenelektrode gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 16 ein Graph einer Lichttransmissionsgradeigenschaft der Gegenelektrode gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 17 ein Querschnitt einer Flüssigkristalltafel gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 18 ein Querschnitt einer Flüssigkristalltafel gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 19 ein Querschnitt einer Flüssigkristalltafel gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 20 eine erklärende Ansicht zur Darstellung von Effekten ist, die gemäß der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten werden;
Fig. 21, 22, 23, 24, 25 und 26 zusammengesetzte Ansichten von Projektionstyp LC-Anzeigen sind, die jeweils Flüssigkristalltafel der vorliegenden Erfindung verwenden;
Fig. 28 und 29 erklärende Ansichten zur Darstellung der Lichtmodulationswirkung des PNLC sind, wobei Fig. 27 einen Aus-Zustand bzw. Fig. 28 einen Ein-Zustand darstellt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind im folgenden mit Bezug auf die begleitenden Figur beschrieben, von denen die Fig. 1 und 2 eine Flüssigkristalltafel gemäß der ersten Ausführungsform darstellen. Fig. 1 ist ein Querschnitt der Flüssigkristalltafel, und Fig. 2 ist eine Aufsicht auf ein Gegensubstrat dieser Flüssigkristalltafel.
Gemäß Fig. 1 enthält eine Flüssigkristalltafel gemäß der vorliegenden Erfindung eine Polymerdisperionsflüssigkristallschicht 13, die sandwichartig zwischen zwei transparenten Substraten 11 und 12 angeordnet ist. Transparente Elektroden, die die Gegenelektrode 16 und Pixelelektroden 17 bilden, sind auf der Flüssigkristallschichtseite des Substrates 11 bzw. 12 angeordnet. Eine ITO-Schicht, welche eine Legierung aus Indiumoxid und Zinnoxid ist, wird für die Gegenelektrode und die Pixelelektroden 17 verwendet; die Gegenelektrode 16 ist durch Beschichtung der gesamten Substratoberfläche mit einer ITO-Schicht gebildet, und die Pixelelektroden 17 werden durch Aufbringen einer Schicht in einem Matrixmuster gebildet. Dünnschichttransistoren 18 sind als Schaltelemente in der Nähe jeder der Pixelelektroden 17 vorgesehen. Jeder TFT 18 ist mit einer Source-Signalleitung (in den Figur nicht dargestellt) und mit einer Gate-Signalleitung (in den Figur nicht dargestellt) verbunden; die TFTs sind mit der entsprechenden Signalzuführungsschaltung und der Abtastschaltung verbunden, um jedem Pixel die entsprechende Signalspannung zuzuführen.
Auf die Flüssigkristalltafel fallendes Licht wird hindurchgelassen, wenn ein elektrisches Feld ausreichender Stärke an die Polymerdispersionsflüssigkristalltafel 13 angelegt wird, es wird jedoch gestreut, wenn kein elektrisches Feld angelegt wird. Als Ergebnis ist es möglich, den Lichtstreuzustand der Flüssigkristallschicht für jeden Pixel durch kontrollierende angelegten Spannung zu kontrollieren.
Es ist zu beachten, daß eine schwarze Matrix oder eine ähnliche lichtabschirmende Schicht auf der Gegenelektrode 16 nicht gebildet ist. Die Fotoleitfähigkeit des TFT wird bei dieser Ausführungsform verhindert, indem über dem TFT 18 eine direkte Abschirmungsschicht 20 angeordnet wird. Während die Abschirmungsschicht 20, die in dieser Ausführungsform verwendet wird, ein Acrylharz mit einem Carbonfüllstoff ist, ist es ebenfalls möglich, Chrom oder ein anderes metallisches Material, von den Elektroden durch eine Isolationsschicht (nicht dargestellt) getrennt, zu verwenden. Dies wird jedoch verwendet, um TFT-Fotoleitfähigkeit zu verhindern, wenn starkes einfallendes Licht vorhanden ist, wie etwa bei der Verwendung als ein Lichtmodulator für einen Projektionsfernseher, ist jedoch nicht für andere Anwendungen notwendig.
Eine ultraviolett-reflektierende Schicht 19 wird strukturiert, um ultraviolett-reflektierende Mittel nur in den Bereichen zu bilden, die den Pixelelektroden 17 auf der Oberfläche der Flüssigkristallschichtseite des Gegensubstrates 11 entsprechen. Die Gegenelektrode 16 wird über der ultraviolett-reflektierenen Schicht 19 gebildet. Zur weiteren Vereinfachung ist in der Fig. 2 eine Aufsicht des gegenüberliegenden Substrates 1 l dargestellt. Die Form der ultraviolett-reflektierenden Schicht 19, wie durch die gestrichelten Bereiche in der Fig. 2 angedeutet, stimmt im wesentlichen mit jeder Pixelelektrode 17 überein.
Die ultraviolett-reflektierende Schicht 19 ist in dieser Ausführungsform eine mehrschichtige Schicht aus alternierenden, dünnen, dielektrischen SiO&sub2;- und HfO&sub2;- Schichten, kann jedoch alternativ eine mehrschichtige Schicht einer dünnen dielektrischen Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex sein (wie etwa Al&sub2;O&sub3;, CeF&sub3;, WO&sub3;, LaF&sub3;, oder NdF&sub3;), die mit einer dünnen dielektrischen Schicht mit einem hohen Brechungsindex alterniert (wie etwa CeO&sub2;, TiO&sub2;, oder Nd&sub2;O&sub5;).
Die Tabelle 1 zeigt ein Beispiel der ultraviolett-reflektierenden Schicht 19, die durch alternatives Abscheiden von SiO&sub2; und HfO&sub2; gebildet ist. Tabelle 1
Das in der Flüssigkristalltafel der Erfindung verwendete Flüssigkristallmaterial ist bevorzugt ein nematischer Flüssigkristall, ein smectischer Flüssigkristall, oder ein cholesterisches Flüssigkristallmaterial, kann jedoch auch eine Lösung aus einem einzelnen oder einer Mischung, die zwei oder mehr Typen von Flüssigkristallverbindungen oder eine Flüssigkristallverbindung mit einem Material, welches sich von einer Flüssigkristallverbindung unterscheidet, bestehen. Es ist anzumerken, daß die oben aufgelisteten Flüssigkristallmaterialien, nematische Cyanobiphenyl-Flüssigkristalle oder nematische Fluor-Flüssigkristalle zu bevorzugen sind, da sie einen relativ großen Unterschied zwischen dem Brechungsindex ne für extraordinäre Strahlen und dem Brechungsindex no für ordinäre Strahlen aufweisen. Als Polymermatrixmaterial ist ein transparentes Polymer zu bevorzugen, und während das Polymer ein thermoplastisches, ein wärmeaushärtendes, oder ein lichtaushärtendes Harz sein kann, ist ein UV-aushärtendes Harz zu bevorzugen, aufgrund der Einfachheit des Herstellungsprozesses und der Trennung der Flüssigkristallphase. In diesem Beispiel wird ein UV-aushärtendes Acrylharz verwendet, welches Acryl- Monomere und/oder Acryl-Oligomere enthält, die durch Ultraviolettbestrahlung polymerisiert sind.
Monomere zum Bilden des Polymers von diesem Typ schließen ein: 2-Ethylhexylacrylat; 2-Hydroxyethylacrylat; Neopentylglycolacrylat; Hexandioldiacrylat; Diethylenglycoldiacrylat; Tripropylenglycoldiacrylat; Polyethylenglycoldiacrylat; Trimethylolpropantriacrylat; und Pentaerythritolacrylat.
Oligomere und Vorpolymere schließen ein: Polyesteracrylat; Epoxyacrylat; und Polyurethanacrylat.
Ein Polymerisationsinitiator kann verwendet werden, um die Polymerisation schnell zu induzieren, und solche Initiatoren schließen ein: 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on (Herstellung von Merck unter "Darocure 1173"); 1-(4-Isopropylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-on (Herstellung von Merck unter "Darocure 1116"); 1-Hydroxycyclohexylphenylketon (Herstellung von Ciba-Geigy unter Irgacure 184"); und Benzylmethylketal (Herstellung von Ciby Geigy unter "Irgacure 651"). Zu beachten ist auch, daß andere Komponenten Kettentransfermittel, Photosensibilatoren; Farben, dichroide Pigmente; und querverbindende Mittel enthalten können.
Während die Menge des Flüssigkristallmaterials in der Polymerdispersionsflüssigkristallschicht hier nicht spezifiziert ist, liegt sie normalerweise in dem Bereich von etwa 20% bis 90%, und liegt bevorzugt in dem Bereich von 50% bis 85%. Wenn der Flüssigkristallmaterialgehalt kleiner ist als 20%, dann wird eine relativ kleine Anzahl von Flüssigkristalltropfen auftreten, und der Streueffekt wird schlecht sein; wenn er größer ist als 90%, dann wird eine starke Tendenz zur Phasentrennung des Polymers und der Flüssigkristalle in zwei vertikale Schichten bestehen, deren Grenzfläche klein ist, und die Streueigenschaften verschlechtern sich. Die Struktur der Polymerdispersionsflüssigkristallschicht variiert gemäß dem Flüssigkristallgehalt: Die Flüssigkristalltropfen existieren als unabhängige Tröpfchen bei einem Flüssigkristallgehalt von weniger als etwa 60%, und es wird eine kontinuierliche Schicht, gemischt aus Polymer und Flüssigkristallen bei mehr als etwa 60% gebildet. Die Dicke der Polymerdispersionsflüssigkristallschicht 13 liegt etwa bei 5 bis 25 mm. Wenn die Schichtdicke zu dünn ist, verschlechtern sich die Streueigenschaften und der Kontrast ist schlecht; wenn sie zu dick ist, ist eine hohe Spannung erforderlich, und das Design des antreibenden IC wird komplizierter.
Das Verfahren der Herstellung der Flüssigkristalltafel gemäß der vorliegenden Erfindung wird als nächstes mit Bezug vor allem auf die Fig. 3 beschrieben. Es sei zunächst festgestellt, daß verschiedene bekannte Herstellungsverfahren verwendet werden können, um die Pixelelektrode 17 und andere Komponenten des Reihensubstrates 12 herzustellen. Dünne Schichten aus SiO&sub2; werden dann alternierend mit dünnen Schichten aus HfO&sub2; gebildet, um eine dielektrische dünne Schicht 19 als die ultraviolett-reflektierende Schicht auf dem Gegensubstrat zu laminieren. Die Schichtdicke der dünnen dielektrischen Schicht 19 muß experimentell basierend auf der Wellenlänge und der spektralen Verteilung des von der Hochdruckquecksilberlampe oder einer anderen ultraviolett-licht-emittierenden Vorrichtung, die verwendet werden, um die Polymerdispersionsflüssigkristallschicht zu bilden, ermittelt werden. Wichtig ist, daß die dünne dielektrische Schicht 19 nur in den Gebieten gebildet wird, die mit den Pixelelektroden auf dem Reihensubstrat 12 korrespondieren, und daß der ultraviolette Transmissionsgrad dieses Bereiches kleiner ist als der Transmissionsgrad der Bereiche, in denen die dünne dielektrische Schicht 19 nicht gebildet ist, vorzugsweise im Bereich von 30% bis 70%.
Ein Verfahren einer selektiven Schichtbildung ist im folgenden beschrieben. Nachdem zunächst über der vollständigen Oberfläche eine Schicht durch Dampfabscheidung gebildet wird, wird die dünne dielektrische Schicht 19 des mit dem nicht Pixelelektrodengebiet korrespondierenden Gebiet durch Ätzen der HfO&sub2;-Schicht mit Schwefelsäure und der SiO&sub2;-Schicht mit Flußsäure strukturiert. Die dünne dielektrische Schicht 19 kann alternativ unter Verwendung anderer Materialien, einschließlich Al&sub2;O&sub3;, CeF&sub3;, WO&sub3;, LaF&sub3;, NdF&sub3;, oder anderen dielektrischen dünnen Schichtmaterialien mit niedrigem Brechungsindex, und mit CeO&sub2;, HfO&sub2;, Nd&sub2;O&sub5; und anderen dünnen Schichtmaterialien mit hohem Brechungsindex gebildet werden. Da im sichtbaren Lichtspektrum nahezu keine Absorption stattfindet, wird auf den Transmissionsgrad des sichtbaren Lichtes kein Effekt stattfinden, sogar dann, wenn die dünne dielektrische Schicht auf dem Substrat nach der Bildung der Polymerdispersionsflüssigkristallschicht 13 zurückgelassen wird. Die Zuverlässigkeit ist somit verbessert, da auf die zu den Pixelelektroden korrespondierende Flüssigkristallschicht fallendes ultraviolettes Licht blockiert wird.
Die beiden Substrate 11 und 12 werden dann zusammen angeordnet und mit den Vorderseiten der Elektroden gegenüberliegend positioniert, wobei eine bestimmte Lücke gelassen wird, und der Umfang abgedichtet wird, wobei ein Injektionsanschluß zurückgelassen wird, durch welchen nicht ausgehärtetes, lichtaushärtendes Harz und die Flüssigkristallmischungslösung injiziert werden. Es ist ebenfalls möglich, die Mischungslösung einzufüllen, wenn die beiden Substrate zusammengefügt werden, und dann den Umfang abzudichten, während der vorbestimmte Abstand zwischen den Substraten gehalten wird.
Mischungslösungen der Materialien und bestimmte Gewichte, die in der Tabelle 2 dargestellt sind, wurden als das Polymerdispersionsflüssigkristallmaterial präpariert.

Tabelle 2

Zusammensetzung Gewicht
Flüssigkristall: BL002 (hergestellt von Merk Japan Ltd.) 8.200
Monomere:
2-Ethylhexylacrylat 0.600
2-Hydroxyethylacrylat 0.600
(beide von Nacalai Tesque, Inc. hergestellt)
Oligomer: Biscoat 823 (hergestellt von Osaka Yuki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) 0.600
Polymerisationsinitiator: Benzyldimethylketal (hergestellt von Nippon Kayaku Co., Ltd.) 0.600
Nachdem somit Flüssigkristalltafel präpariert wurden, die ein nichtausgeheiltes, lichtausheildendes Harz und eine gemischte Flüssigkristallösung zwischen zwei Substraten enthalten, wird die Tafel für 150 Sekunden von der Seite des Gegensubstrates 11 mit ultraviolettem Licht bei einer Strahlungsstärke von 30 mW/cm² bestrahlt. Diese ultraviolette Bestrahlung heilt die gemischte Lösung aus, bildet die Polymermatrix und trennt die Flüssigkristalle phasenmäßig, und bildet die Polymerdispersionsflüssigkristallschicht 13. Die Menge des auf die Flüssigkristallschicht gestrahlten ultravioletten Lichtes ist in Flächen A, in der eine ultraviolettbildendereflektierende Schicht 19 gebildet ist, anders als in Flächen B, in denen die ultraviolett-reflektierende Schicht 19 nicht gebildet ist. Als Ergebnis liegt der Teilchendurchschnittsdurchmesser der Flüssigkristalltropfen in den Flächen A, in denen die ultraviolett-reflektierende Schicht 19 gebildet ist, zwischen 1.0 und 2.0 um, und ist kleiner als 1.0 um in den Flächen B, in denen die ultraviolett-reflektierende Schicht 19 nicht gebildet ist.
Fig. 4 ist ein Graph der Lichtreflektivität bei verschiedenen Wellenlängen der ultraviolett-reflektierenden Schicht 19, die in dieser Ausführungsform verwendet wird. Wie aus diesem Graph bekannt sein dürfte, ist die Reflektivität von Licht bei einer Wellenlänge innerhalb eines Bereiches von 300 bis 400 Nanometern extrem hoch. Ultraviolette Bestrahlung ist in denjenigen Flächen extrem hoch, in denen die ultraviolett-reflektierende Schicht 19 nicht gebildet ist, relativ zu den Flächen, in denen sie gebildet ist. Daher schreitet die Phasentrennung der Flüssigkristalle und des Polymers relativ schnell in denjenigen Flächen voran, in denen die ultraviolettreflektierende Schicht 19 nicht gebildet ist, und der Durchmesser der gebildeten Flüssigkristallteilchen wird extrem klein.
Indem so die Flüssigkristalltafeln wie oben beschrieben hergestellt werden, kann der Flüssigkristallteilchendurchmesser der Polymerdispersionsflüssigkristallschicht 13 in der nicht darstellenden Fläche zwischen den Pixeln (wie in der Fig. 1 dargestellt) extrem klein gemacht werden, relativ zu dem Flüssigkristallteilchendurchmesser der Polymerdispersionsflüssigkristallschicht in der darstellenden Fläche. Die Antriebsspannung der Flüssigkristallschicht muß bei 5-6 V für einen TFT-Antrieb liegen. Insbesondere muß die Flüssigkristallschicht von einem Lichtstreuzustand in einen transparenten Zustand wechseln, wenn eine Spannung dieser Größe angelegt wird. Der Flüssigkristallteilchendurchmesser ist zu diesem Zeitpunkt 1-2 um, und die Antriebsspannung steigt, wenn der Teilchendurchmesser fällt. Die Streueigenschaften verbessern sich ebenfalls. Als Ergebnis kann eine gut schwarze Anzeige durch die Flüssigkristallschicht in dieser Fläche erreicht werden, sogar ohne eine schwarze Matrix über die Signalleitungen zwischen den Pixeln zu legen. Da die Antriebsspannung der Flüssigkristallschicht ebenfalls hoch ist relativ zu dem horizontalen Feld, welches zwischen den Pixelelektroden und den Signalleitungen auftritt, tritt kein Lichtverlust auf.
Es sei festgestellt, daß der beste Teilchendurchschnittsdurchmesser oder Durchschnittslochdurchmesser für die Polymerdispersionsflüssigkristalle variieren wird, gemäß der Wellenlänge des Lichtes, die durch die Flüssigkristalltafeln moduliert werden muß, es kann jedoch ein guter Kontrast erreicht werden, wenn diese Werte in dem Bereich von 1.5-2.0 um für rotes Licht, 1.3-1.7 um für grünes Licht, und 1.0-1.5 um für blaues Licht liegen.
Die Struktur einer zweiten Ausführungsform einer Flüssigkristalltafel gemäß der Erfindung ist unten mit Bezug auf die Fig. 5 beschrieben, die einen Querschnitt der Flüssigkristalltafel zeigt.
Wie in der Fig. 5 dargestellt ist, wird eine ultraviolett-absorbierende Schicht 49 einer dünnen dielektrischen Schicht strukturiert, um ein ultraviolett-absorbierendes Mittel auf dem Gegensubstrat 11 zu bilden. Andere Aspekte dieser zweiten Ausführungsform sind die gleichen wie sie für die erste Ausführungsform oben (siehe Fig. 1) beschrieben, und die Form der ultraviolett-absorbierenden Schicht 49 ist im wesentlichen die gleiche wie die der Pixelelektroden 17, wie es bei der ultraviolettreflektierenden Schicht 19 in der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 der Fall war. Die ultraviolett-absorbierenden Schicht 49 ist jedoch insbesondere gleich den Öffnungen in der schwarzen Matrix geformt, die in einer herkömmlichen Flüssigkristalltafel gebildet ist. Als Ergebnis wird die ultraviolett-absorbierende Schicht 49 etwas kleiner ausgebildet als die Fläche der Pixelelektroden 17.
Materialien, die für die dünne leitende Schicht verwendet werden, die diese ultraviolett-absorbierende Schicht 19 bilden, sind TiO&sub2; und SiO, jedoch nur beispielhaft. Es sei angemerkt, daß der Brechungsindex von TiO&sub2; 2.3 ist, und daß der Brechungsindex von SiO 1.7 ist. Beide Materialien absorbieren Licht in dem ultravioletten Wellenlängenbereich, und lassen sichtbares Licht hindurch. Das Wellenlängenband von absorbiertem Licht und der Absorptionsfaktor variieren gemäß den Dampfabscheidungsbedingungen der dünnen Schicht und müssen daher experimentell bestimmt werden. Wenn beispielsweise TiO&sub2; getrennt mit einer physikalischen Schichtdicke von 0.075 um gebildet wird, wird der Lichtabsorptionsfaktor bei 40% bei einer Wellenlänge von 350 nm liegen, bei 30% bei 370 nm Wellenlänge, und bei 16% bei 380 nm Wellenlänge; es findet nahezu keine Absorption von sichtbarem Licht statt. Diese Struktur ist daher effektiv, wenn ultraviolettes Licht mit einer Wellenlänge von 350-370 nm verwendet wird. Die Stärke des während der Dampfabscheidung verwendeten Vakuums lag bei etwa 1 · 10&supmin;&sup4; Torr.
Die während der Dampfabscheidung der SiO&sub2;-Schicht vorherrschende Stärke des Vakuums lag in einem Bereich von etwa 1 · 10&supmin;&sup5; Torr bis 1 · 10&supmin;&sup6; Torr. Bei weniger als 1 · 10&supmin;&sup6; Torr erstreckt sich die Lichtabsorption in das sichtbare Lichtsprektrum, und bei mehr als 1 · 10&supmin;&sup5; Torr wird ultraviolettes Licht ebenfalls hindurchgelassen.
Flüssigkristalltafeln, die ein nicht ausgeheiltes, lichtaushärtendes Harz und eine zwischen zwei Substrate, von denen eines als ultraviolett-absorbierende Schicht 49 gebildet ist, eingefüllte, gemischte Flüssigkristallösung enthalten, werden somit präpariert. Wie in der obigen, ersten Ausführungsform wird die Flüssigkristalltafel dann von der Seite des Gegensubstrates 1 l mit ultraviolettem Licht bestrahlt, was die gemischte Lösung ausheilt, und die Polymermatrix bildet, und eine Phasentrennung der Flüssigkristalle durchführt, und somit die Polymerdispersionsflüssigkristallschicht 13 bildet. Die Menge des auf die Flüssigkristallschicht gestrahlten ultravioletten Lichtes ist in den Flächen anders, in denen die ultraviolett-absorbierende Schicht 49 gebildet ist, als in den Flächen, in denen die ultraviolett-absorbierende Schicht 49 nicht gebildet ist. Als Ergebnis ist der Teilchendurchschnittsdurchmesser der Flüssigkristalltropfen in den Bereichen, in denen die ultraviolettabsorbierende Schicht 49 nicht gebildet ist, extrem klein relativ zu dem Teilchendurchschnittsdurchmesser der Flüssigkristalltropfen in den Bereichen, in denen die ultraviolett-absorbierende Schicht 49 gebildet ist.
Indem somit die oben beschriebenen Flüssigkristalltafeln hergestellt werden, kann der Flüssigkristallteilchendurchmesser der Polymerdispersionsflüssigkristallschicht 13 in dem nicht darstellenden Bereich zwischen den Pixeln gemäß Fig. 5 extrem klein relativ zu dem Durchmesser in der darstellenden Fläche gemacht werden. Die Antriebsspannung der Flüssigkristallschicht muß bei TFT-Antrieb zwischen 5-6 V liegen. Insbesondere muß die Flüssigkristallschicht von einem lichtstreuungszustand in einen transparenten Zustand wechseln, wenn eine Spannung dieser Größenordnung angelegt wird. Der Flüssigkristallteilchendurchmesser liegt zu diesem Zeitpunkt bei etwa 1-2 um, und die Antriebsspannung steigt, wenn der Teilchendurchmesser fällt. Die Streueigenschaften verbessern sich ebenfalls. Als Ergebnis kann eine sattschwarze Anzeige durch die Flüssigkristallschicht in diesem Bereich erreicht werden, auch ohne daß eine schwarze Matrix über den Signalleitungen zwischen den Pixeln zur Verfügung gestellt wird. Da die Antriebsspannung der Flüssigkristallschicht relativ zu dem horizontalen Feld, welches zwischen den Pixelelektroden und den Signalleitungen auftritt, ebenfalls hoch ist, tritt kein Lichtverlust ein.
Es sei festgestellt, daß die Erfindung als eine aktive Matrixflüssigkristalltafel geschrieben wurde, die Dünnschichttransistoren enthält, die als Pixeleletroden 17 angeordnet sind, daß jedoch das technische Konzept des Bildens einer ultraviolettes Licht reflektierenden Schicht und einer ultraviolettes Licht absorbierenden Schicht ebenfalls auf eine einfache Matrixtyp-Flüssigkristalltafel angewendet werden kann. Daher schließen der Bereich und das technische Konzept der vorliegenden Erfindung auch einfache Matrixtyp-Flüssigkristalltafeln ein, und dies gilt für alle weiteren Ausführungsformen, die unten beschrieben sind.
Darüber hinaus sind transparente Substrate, wie etwa dünne Schichten, Plastikplatten o. dgl., anstelle der Glassubstrate verwendbar.
Es ist ebenfalls möglich, die ultraviolette Durchlässigkeit der ultraviolett-reflektierenden Schicht 19 auf 20% oder weniger zu reduzieren, und die Flüssigkristalltafel sowohl von der Seite des Reihensubstrates als auch von der Seite des Gegensubstrates der Tafel mit ultraviolettem Licht zu bestrahlen. In diesem Fall wird es das von der Seite des Reihensubstrates der Flüssigkristalltafel eingestrahlte ultraviolette Licht sein, welches das Harz auf den Pixelelektroden 17 aushärtet. Da die ultraviolett-reflektierende Schicht 19 nicht auf dem Reihensubstrat 12 gebildet ist, werden insbesondere die Flächen A der Pixelelektroden 17 (siehe Fig. 3) mit ultraviolettem Licht bestrahlt. Die Stärke der ultravioletten Bestrahlung wird so angepaßt, daß die Flüssigkristalle in den Bereichen A bei einer Antriebsspannung von 6-10 V lichtdurchlässig werden. Starkes ultraviolettes Licht wird von der gegenüberliegenden Substratseite eingestrahlt. Als Ergebnis tritt in den Bereichen A der Pixelelektroden, wo die ultraviolett-reflektierende Schicht 19 gebildet ist, nahezu keine ultraviolette Bestrahlung auf, jedoch tritt in den Bereichen, in denen die ultraviolett-reflektierende Schicht 19 nicht gebildet ist, eine starke Bestrahlung auf. Der Teilchendurchschnittsdurchmesser oder der Durchschnittslochdurchmesser der Flüssigkristalltropfen in den Bereichen B ist daher relativ zu dem Durchmesser in den Bereichen A extrem klein, so daß bei normaler Antriebsspannung eine Lichtdurchlässigkeit verhindert wird, und ein konstanter Lichtstreuzustand aufrecht erhalten wird. Das ultraviolette Licht kann gleichzeitig von sowohl der Seite des Reihensubstrates als auch von den gegenüberliegenden Substratseiten der Tafel eingestrahlt werden, oder kann zunächst der Seite des Reihensubstrates und dann von der gegenüber liegenden Seite der Tafel eingestrahlt werden.
Es ist auch möglich, wie in der Fig. 6 dargestellt ist, eine dünne, ultraviolett-reflektierende oder absorbierende leitende Schicht 59 (einfach als "dünne leitende Schicht" bezeichnet, ob sie reflektiert oder absorbiert) auf der Gegenelektrode 16 zu bilden.
In diesem Fall wird ein Spannungsabfall auftreten, wenn die Schichtdicke der leitenden dünnen Schicht 59 zu dick ist, und es muß daher Vorsicht aufgewandt werden, da die Spannungsübertragung zu der Flüssigkristallschicht 13 unterbunden werden wird, Wenn die Schichtdicke der dünnen leitenden Schicht 59 richtig eingestellt ist, wird die Aufrechthaltbarkeit der Spannung verbessert, da sie dielektrisch ist.
Wie in der Fig. 7 dargestellt ist, ist es ebenfalls möglich, eine dünne leitende Schicht 69 auf einer oberen Seite des Gegensubstrates 1 l zu bilden, auf welchem auf einer unteren Seite die Gegenelektrode 16 gebildet ist. In diesem Fall ist das Gegensubstrat 11 jedoch 1 mm dick, und wenn die Parallelität des eingestrahlten ultravioletten Lichtes nicht gut ist, ist es schwierig, eine Flüssigkristallschicht mit verschiedenem Flüssigkristalpartikeldurchmesser in den gewünschten Bereichen zu bilden.
Es ist auch möglich, eine dünne leitende Schicht 79 in der Fläche der Pixelelektroden 17 auf dem Reihensubstrat 12 gemäß Fig. 8 zu bilden. In diesem Fall wird das ultraviolette Licht von der Seite des Reihensubstrates der Flüssigkristalltafel eingestrahlt, um die Polymerdispersionsflüssigkristallschicht zu bilden; es sei angemerkt, daß dies sich von der oben beschriebenen Herstellungsmethode unterscheidet. Als Ergebnis findet nahezu keine Aushärtung der Flüssigkristallschicht in diesem Bereich statt, da die Signalleitungen und der TFT 18 nahezu kein Licht hindurchlassen. Die ultraviolette Durchlässigkeit des Bereiches der Pixelelektroden 17 ist durch die dünne leitende Schicht 79 reduziert, und, wenn der Flüssigkristall in diesem Bereich mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird, um eine Antriebsspannung von 6-10 V zu übertragen, dann werden die Flüssigkristalle in der Fläche zwischen den Pixelelektroden 17 und den Signalleitungen sehr stark mit ultraviolettem Licht bestrahlt, und die Flüssigkristallschicht in diesem Bereich wird mit Flüssigkristalltropfen mit extrem kleinem Teilchendurchmesser gebildet. Die Tafel wird dann mit ultraviolettem Licht von der gegenüberliegenden Substratseite bestrahlt, um die Flüssigkristallschicht in dem Bereich der Signalleitungen und des TFT 18 auszuhärten. Das ultraviolette Licht wird in diesem Fall mit hoher Intensität eingestrahlt, was Flüssigkristalltropfen mit einer extrem kleinen Teilchengröße bildet. Als Ergebnis werden die gleiche Effekte erhalten, wie sie mit der Struktur und dem mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Verfahren erhalten wurden.
Gemäß den Fig. 9 und 10 ist es ebenfalls möglich, eine dünne leitende Schicht 89 oder 99 über den Pixelelektroden 17 oder auf der Seite des Reihensubstrates gegenüber, auf welchem die Pixelelektroden gebildet sind, auszubilden.
Die ultraviolett-reflektierende Schicht oder die ultraviolett-absorbierende Schicht können alternativ durch andere Mittel ersetzt werden, die kein ultraviolettes Licht hindurchlassen. Beispiele schließen Harzschichten ein, die einen ultravioletten Absorber enthalten, wie etwa Hydroxybenzophenon, Benzotriazol, oder etwa ein Salicylsäureester.
Die achte Ausführungsform einer Flüssigkristalltafel gemäß der vorliegenden Erfindung wird unten mit Bezug auf die Fig. 11 und die Fig. 12 bis 15 beschrieben. Die Fig. 11 ist ein Querschnitt einer Flüssigkristalltafel gemäß der vorliegenden Erfindung, und die Fig. 12 bis 15 sind Aufsichten auf ein Beispiel der Elektrodenmuster auf dem Gegensubstrat der Flüssigkristalltafel.
Wie in der Fig. 11 dargestellt ist, enthält eine Flüssigkristalltafel gemäß dieser Ausführungsform eine Polymerdispersionsflüssigkristallschicht 13, die zwischen zwei transparenten Substraten 11 und 12 sandwichartig angeordnet ist. Transparente Elektroden, die die Gegenelektrode 16 und die Pixelelektroden 17 bilden, sind auf der Seite der Flüssigkristallschicht der Substrate 11 und 12 gebildet. Die Pixelelektroden 17 sind in einer Matrixanordnung gebildet, und TFT 18 sind als Schaltelemente in der Nähe jeder der Pixelelektroden 17 vorgesehen. Jedes der TFT 18 ist mit der Source-Signalleitung (in den Figur nicht dargestellt) und mit der Gate-Signalleitung (in den Figur nicht dargestellt) verbunden. Die TFTs sind mit der entsprechenden Signalzuführungsschaltung und der Abtastschaltung verbunden, um die angemessene Signalspannung zu jedem Pixel zuzuführen.
Auf die Flüssigkristallschicht einfallendes Licht tritt in die Schicht ein, wenn ein elektrisches Feld ausreichender Stärke an die Polymerdispersionsflüssigkristallschicht angelegt wird, wird jedoch gestreut, wenn kein elektrisches Feld angelegt ist. Als Ergebnis ist es möglich, den Lichtstreuungszustand der Flüssigkristallschicht für jeden Pixel durch Kontrollieren der angelegten Spannung zu steuern.
Eine ITO-Schicht, welche eine Legierung aus Indiumoxid und Zinnoxid ist, wird als Gegenelektrode verwendet, und ist für die darstellenden Bereiche und die nicht darstellenden Bereiche strukturiert. Beispielsweise können die gegenüberliegenden Elektroden 16 nur in der Fläche gebildet werden, die den Pixelelektroden 17 entspricht, wie in der Fig. 12 dargestellt ist. Die gegenüberliegenden Elektroden sind in normalen TN-Flüssigkristallen oftmals durch eine ITO-Schicht gebildet, die über der gesamten darstellenden Fläche gebildet ist. Der Widerstand von feinlinierten Bereichen in dem ITO, welcher die Gegenelektroden 16 entsprechend den Pixelelektroden 17 verbindet, wird jedoch hoch und ist bei der in der Fig. 12 dargestellten Struktur nicht praktikabel. Der Widerstand ist daher durch das Vorsehen eines Metallrahmens 119 um die feinlinierten Teile des ITO (in Fig. 12 dargestellt) reduziert, und um die gegenüberliegenden Elektroden 16 herum, wie in der Fig. 15 dargestellt ist.
Zusätzlich können die gegenüberliegenden Elektroden 16 in einer rechteckigen Form gemäß Fig. 13 gebildet werden, und die Elektroden können in den Flächen nicht ausgebildet sein, die den Gate-Signalleitungen und dem TFT 18 auf den nicht darstellenden Flächen entsprechen. Alternativ können gemäß Fig. 14 die Elektroden nicht in den den Source-Signalleitungen und dem TFT 18 der nicht darstellenden Fläche entsprechenden Flächen gebildet werden. Die Strukturen gemäß Fig. 13 und 14 sind jedoch nur Beispiele, die nicht unter den Schutzbereich der Ansprüche fallen.
Konfigurationen anders als jene hier dargestellten sind ebenfalls möglich, insoweit als die Gegenelektroden nicht als Teil der nicht darstellenden Fläche gebildet werden.
Die Fig. 16 ist ein Graph der Lichtdurchlässigkeit bei verschiedenen Wellenlängen der ITO-Schicht. Wie aus diesem Graph zu erkennen ist, ist der Transmissionsgrad von Licht bei einer Wellenlänge von 400 nm oder darunter extrem klein. Dies ist auch richtig bei Metalloxidschichten, die sich 110 unterscheiden, z. B. CTO und ZnO, und derartige metallische Oxidschichten können alternativ für die Gegenelektroden 16 verwendet werden.
Die Flüssigkristalltafel wird dann mit ultraviolettem Licht bei einer maximalen Wellenlänge von 400 nm von der Seite des Gegensubstrates 11, welches wie in den Fig. 12 bis 15 dargestellt gebildet ist, bestrahlt, die Polymermatrix wird ausgeheilt, und eine Phasenseparierung der Flüssigkristalle findet statt, und somit wird die Polymerdispersionsflüssigkristallschicht 13 gebildet. Die Menge des auf die Flüssigkristallschicht eingestrahlten ultravioletten Lichtes unterscheidet sich in den Flächen, in denen die Gegenelektroden 16 gebildet sind, von den Flächen, in denen die Gegenelektroden 16 nicht gebildet sind. Als Ergebnis kann der Flüssigkristallteilchendurchmesser der Polymerdispersionsflüssigkristallschicht 13 in der nicht darstellenden Fläche sehr klein relativ zu dem Teilchendurchmesser in der darstellenden Fläche gemacht werden.
Die neunte Ausführungsform einer Flüssigkristalltafel gemäß der vorliegenden Erfindung wird unten mit Bezug auf die Fig. 17 beschrieben, die ein Querschnitt einer Flüssigkristalltafel gemäß der vorliegenden Erfindung ist. Es sind rote, grüne und blaue Farbfilter für jeden Pixel auf der Flüssigkristalltafel gemäß dieser Ausführungsform gebildet, was es ermöglicht, daß mit einer einzigen Tafel eine Farbdarstellung zur Verfügung gestellt wird. Eine Abschirmschicht, die als "schwarze Matrix" bezeichnet wird, ist zwischen jedem Farbfilter in einer herkömmlichen Flüssigkristalltafel gebildet. Es ist jedoch keine Abschirmschicht zwischen den Farbfiltern in einer Flüssigkristalltafel gemäß der vorliegenden Erfindung notwendig. Andere Aspekte der Struktur dieser Flüssigkristalltafel sind identisch zu jener der ersten Ausführungsform und es wird die weitere Beschreibung dessen weggelassen. Farbfilter 121, 122 und 123 lassen nur rotes, grünes und blaues Licht hindurch, und sind auf dem Gegensubstrat 11 in Positionen gebildet, die den Pixelelektroden 17 entsprechen, und es sind ultraviolett-reflektierende Schichten 129a, 129b und 129c auf dem Reihensubstrat 12 gebildet. Der Brechungsindex der ultraviolett-reflektierenden Schicht 129a, die für die grünen und blauen Pixel gebildet ist unterscheidet sich von dem Brechungsindex der ultraviolett-reflektierenden Schicht 129b für die roten Pixel; der Brechungsindex der ultraviolett-reflektierenden Schicht 129b für die roten Pixel ist höher als der der ultraviolett-reflektierenden Schicht 129a für die grünen und blauen Pixel. Es ist zu beachten, daß während die ultraviolett-reflektierenden Schichten 129 zwischen dem Reihensubstrat 12 und den Pixelelektroden 17 in der Fig. 17 dargestellt sind, sie alternativ nur auf der äußeren Oberfläche des Reihensubstrates 12 oder auf den Pixelelektroden 17 in Kontakt mit der Flüssigkristallschicht 13 gebildet sein können. Es ist auch möglich, die ultraviolett-reflektierende Schichten 129a für grüne und blaue Pixel zu eliminieren (nicht zu bilden).
In den Herstellungsprozessen für die Flüssigkristalltafel der Erfindung wird ultraviolettes Licht auf die Flüssigkristallschicht 13 zur Phasentrennung der Flüssigkristallschicht von der Seite des Substrates (auf welchem die ultraviolett-reflektierende Schicht 129a gebildet ist) der Flüssigkristalltafel eingestrahlt. Dies liegt daran, daß die Farbfilter, die auf dem gegenüberliegenden Substrat 11 gebildet sind, die Transmission von ultraviolettem Licht blockieren. Die Menge des die Flüssigkristallschicht erreichenden ultravioletten Lichtes wird wiederum zwischen den Flächen, in denen die ultraviolett-reflektierenden Schicht 129 gebildet ist, und denen, in denen sich nicht gebildet ist, unterschiedlich sein. Zusätzlich wird die Flüssigkristallschicht in jenen Bereichen nicht ausheilen, da die Signalleitungen und die TFT ultraviolettes Licht blockieren. Der nächste Schritt daher, die Tafel mit starkem ultravioletten Licht von der Seite des Gegensubstrates her zu bestrahlen.
In der so gebildeten Polymerdispersionsflüssigkristallschicht 13 wird sich der Durchmesser der Flüssigkristallteichen in der Flüssigkristallschicht der Pixelelektroden, die Rot darstellen, von dem Teilchendurchmesser in der Flüssigkristallschicht der Pixelelektroden, die Blau und Grün darstellen, unterscheiden; die Streueigenschaften und die Antriebsspannung werden bei höher in der Rot darstellenden Flüssigkristallschicht sein. Die Polymerdispersionsflüssigkristallschicht 13 weist ebenfalls eine spezielle Wellenlängenabhängigkeit auf, und spezielle bei rotem Licht sind die Streueigenschaften schlecht und die Antriebsspannung ist niedrig. Wenn der ultraviolette Transmissionsgrad der ultraviolett-reflektierenden Schicht 129 gemäß der vorliegenden Erfindung angepaßt wird, ist es möglich, eine Flüssigkristallschicht zu bilden, die gleiche Rot-, Grün- und Blau-Eigenschaften zeigt. Die Flüssigkristallschicht in den Bereichen, die sich von den Pixelelektroden unterscheiden, weist einen extrem kleinen durchschnittlichen Teilchendurchmesser in den Flüssigkristalltropfen auf, was zu einer guten Streuleistungsfähigkeit und einer hohen Antriebsspannung führt. Als Ergebnis wird eine sattschwarze Anzeige erhalten, und es wird der Kontrast verbessert.
Die zehnte Ausführungsform einer Flüssigkristalltafel gemäß der vorliegenden Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Fig. 18 beschrieben.
Gemäß Fig. 18 wird auf dem Reihensubstrat 142 eine matrixförmige TFT 148 gebildet und die Aluminiumpixelelektroden 147 werden über dem TFT 148 mit einer dazwischen liegenden Isolationschicht 144 gebildet. Jede der Pixelelektroden 147 wird mit den Reihenelektroden 145 jedes TFT 148 verbunden. Auf dem gegenüberliegenden Substrat 141 werden die gegenüberliegenden Elektroden 146 aus ITO oder einem anderen transparenten Elektrodenfilm gebildet.
Die dielektrische dünne Schicht 149 wird auf der Oberfläche des Gegensubstrates strukturiert. Die Strukturen der dünnen dielektrischen Schicht 149 passen im wesentlichen zu denen der Pixelelektroden 147, wie dies auch bei der ultraviolettreflektierenden Schicht gemäß Fig. 1 der Fall ist. Die dielektrische dünne Schicht 149 ist jedoch insbesondere den Öffnungen der in einer herkömmlichen Flüssigkristalltafel gebildeten schwarzen Matrix angepaßt. Als Ergebnis ist die dielektrische dünne Schicht 149 etwas kleiner ausgebildet als die Fläche der Pixelelektroden 147. Wenn die Flüssigkristalltafel dann von der Seite des Gegensubstrates 141 ultraviolettem Licht ausgesetzt wird, um die Polymerdispersionsflüssigkristalltafel zu bilden, dann wird der Flüssigkristallteilchendurchmesser der Flüssigkristallschicht unterhalb der Fläche, in der die ultraviolett-reflektierende Schicht nicht gebildet ist, relativ zu den Teilchendurchmesser in der Flüssigkristallschicht unter der ultraviolett-reflektierenden Schicht extrem klein sein. Wenn der Teilchendurchmesser abnimmt, nimmt die Antriebsspannung zu und die Streueigenschaften verbessern sich. Als Ergebnis kann eine sattschwarze Anzeige durch die Flüssigkristallschicht in diesem Bereich erzielt werden, ohne daß eine schwarze Matrix über den Signalleitungen zwischen den Pixeln vorgesehen wird. Da die Antriebsspannung der Flüssigkristallschicht relativ zu dem horizontalen Feld ebenfalls hoch ist, welches zwischen den Pixelelektroden und den Signalleitungen auftritt, tritt kein Lichtverlust auf.
Die dielektrische dünne Schicht kann auch in einer Position gemäß den Fig. 6 und 7 gebildet werden. Jede dielektrische dünne Schicht kann verwendet werden, so lange sie ultraviolettes Licht reflektiert oder absorbiert, und andere Materialien als eine dielektrische dünne Schicht können verwendet werden, so lange sie die gleichen wesentlichen Eigenschaften aufweisen. Die gegenüberliegenden Elektroden können ebenfalls wie in der achten Ausführungsform strukturiert werden. Zusätzlich zu der vorliegenden Ausführungsform ist es auch für die Pixelelektroden gemäß Fig. 1 möglich, daß sie reflektierende Elektroden aus Aluminium in einer Flüssigkristalltafel vom reflektierenden Typ sind, jedoch bietet die vorliegende Ausführungsform ein größeres Aperturverhältnis und einen größeren Widerstand gegenüber TFT-Fotoleitfähigkeit.
Die Fig. 19 ist ein Querschnitt einer Flüssigkristalldarstellungsvorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform der Erfindung. Die Flüssigkristallanzeige-(LCD)Vorrichtung 151, die in Fig. 19 dargestellt ist, enthält eine Flüssigkristalltafel 152 gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform der Erfindung; eine transparente Plattte 153; und einen transparenten Körper 154. Die transparente Platte 153 ist mit der Emissionsseite der Flüssigkristafltafel 152 verbunden, wobei der transparente Körper 154 dazwischen vorgesehen ist. Ein Spacer ist um den Umfang herum vorgesehen zwischen einer Glasplatte 1 l und einer transparenten Platte 153; dieser Spacer begrenzt die Dicke des transparenten Körpers 154. Eine schwarze Beschichtung 157 ist auf der Seite 156 der transparenten Platte 153 angebracht, und eine antireflektierende Schicht 159 ist über mindestens die wirksame Anzeigefläche der Emissionsoberfläche 158 der transparenten Platte 153 vorgesehen.
Gemäß Fig. 20 ist das Glassubstrat 12 eine 1 mm dicke Glasplatte; die transparente Platte 153 ist eine 10 mm dicke Glasplatte; und der Brechungsindex von beiden ist 1.52. Der transparente Körper 154 ist ein transparenter Siliziumharzkörper KE1051, 0.5 mm dick mit einem 1.40 Brechungsindex, hergestellt durch Shin'etsu Kagaku Kogyo K. K. Er wird unter Verwendung zwei verschiedener Lösungen gebildet, die gemischt werden, und die dann bei Raumtemperatur oder unter Hitze stehengelassen werden, was eine zusätzliche Polymerisationsreaktion induziert, so daß sich die Lösungen als Gel setzen.
Die transparente Platte 153 kann ein Acryl- oder ein anderes transparentes Harz sein. Der transparente Körper 154 kann jedes transparente Material sein; übliche Materialien schließen Ethylenglycol oder ein anderes Fluid ein, einen transparenten Kleber vom Epoxytyp, und transparente Siliziumharze, die sich in einen Gelzustand setzen, wenn sie ultraviolettem Licht ausgesetzt werden. In allen Fällen ist das Vorhandensein einer Luftschicht zwischen dem Glassubstrat 12 und der transparenten Platte 153 die Ursache für Bildqualitätsprobleme, und es ist daher notwendig, jegliche Luftschicht zu eliminieren.
Wenn die Flüssigkristalltafel wie in den obigen ersten und zweiten Ausführungsformen beschrieben hergestellt wird, dann wird das ultraviolette Licht, welches die Flüssigkristallschicht 13 passiert, an der Substrat-Luft-Grenzfläche reflektiert und zurück in die Flüssigkristallschicht 13 eintreten, wie in der Fig. 20 dargestellt ist, wenn sie ultraviolettem Licht ausgesetzt wird. Dieses reflektierte Licht treibt die Phasentrennung der Flüssigkristallschicht weiter voran. Als Ergebnis wird die Flüssigkristallschicht in dem Bereich, in welchem die ultraviolett-reflektierende Schicht 19 gebildet ist, ebenfalls durch das reflektierte ultraviolette Licht gesetzt, und der Unterschied in den Eigenschaften, der sich aus dem Vorhandensein oder der Abwesenheit von der ultraviolett-reflektierenden Schicht 19 ergibt, wird abnehmen. Wenn die transparenten Platten 153 gemäß Fig. 15 jedoch an den Sub straten 11 und 12 vorgesehen werden, dann wird die Dicke von der Polymerdispersionsflüssigkristallschicht 13 zu der Emissionsoberfläche 158, die mit Luft in Kontakt steht zunehmen, wodurch gestreutes Licht, welches von der Flüssigkristallschicht 13 emittiert wird, an der Emissionsoberfläche 158 der transparenten Platte 153 reflektiert wird, und es wird die Helligkeit des zurück auf die Flüssigkristallschicht 13 reflektierten Lichtes abnehmen.
Wenn diese Konfiguration in der Flüssigkristalltafel verwendet wird, dann wird die Helligkeit von durch die Flüssigkristallschicht 13 zurückgestreutem Licht kleiner sein als dann, wenn die transparente Platte 153 nicht vorgesehen ist. Als Ergebnis kann schwarzes Flattern in der nicht darstellenden Fläche zwischen den Pixeln vermieden werden. Auf die Seiten 156 der transparenten Platte 153 fallendes Licht wird durch die schwarze Beschichtung 157, die auf den Seiten 156 aufgetragen ist, absorbiert, was die Lichtmenge reduziert, die auf die Flüssigkristallschicht 13 reflektiert wird, und was den Kontrast des dargestellten Bildes auf der Flüssigkristallschicht 13 verbessert. Da die nicht reflektierende Schicht 159 auf der Emissionsoberfläche 158 der transparenten Platte 153 vorgesehen ist, werden Reflexionen an der Emissionsoberfläche 158 von Licht, welches von der Flüssigkristallschicht 13 emittiert wird, mit einem kleinem Emissionswinkel reduziert; dies trägt auch zu einem verbesserten Kontrast bei.
Es ist auch möglich, einen fehlerhaften Betrieb von jedem TFT aufgrund der Fotoleitfähigkeit desselben zu verhindern, da gestreutes Licht, welches von der Flüssigkristallschicht 13 emittiert wird, durch die Emissionsoberfläche 158 der transparenten Platte 153 reflektiert wird, so daß das Licht, welches auf den TFT 18 fällt, reduziert werden kann.
Es sei festgestellt, daß die transparente Platte 153 mit dem Substrat 11 unter Verwendung eines transparenten Körpers 154 optisch verbunden ist, um die gewünschte Dicke in der obigen Ausführungsform zu erreichen, das Substrat selbst kann jedoch mit der notwendigen Dicke hergestellt werden, um die Dicke der transparenten Platte zu reduzieren, ist es auch möglich, die Oberfläche der abliegenden Seite der Tafel konkav auszubilden. Es ist noch mehr zu bevorzugen, auf die Emissionseite der Flüssigkristalltafel 152, d. h. auf dem Reihensubstrat 12 derart auszubilden.
Die obige Konfiguration wird weiter im Detail in der japanischen Patentanmeldung HEI 4-145277, welche mit der europäischen Patentanmeldung EP 572 996 A korrespondiert, beschrieben. Die Flüssigkristalltafel der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung beinhaltet auch transparente Platte und Substrate einer bestimmten Dicke, welche das der obigen japanischen Patentanmeldung zugrundeliegende technische Konzept darstellen.
Die erste Ausführungsform eines Flüssigkristallprojektionsfernsehers gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Fig. 21 dargestellt.
Der Flüssigkristallprojektionsfernseher beinhaltet eine Flüssigkristafltafel 177 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; eine Lichtquelle 171; eine Projektionslinse 174 und einen Schirm 176.
Die Lichtquelle 171 enthält eine Lampe 172 und einen konkaven Spiegel 173; von der Lampe 172 emittiertes Licht wird durch den konkaven 173 fokussiert, um einen Lichtstrahl mit einer relativ schmalen Richtung auszusenden. Die Feldlinse 175 bricht das durch die Peripherie des darstellenden Bereiches der Flüssigkristalltafel 177 fallende Licht in das Innere, um auf der Pupille der Projektionslinse 174 einzufallen. Der Effekt der Feldlinse 175 ist es, die Peripherie des projizierten Bildes daran zu hindern, dunkel zu werden.
Die Flüssigkristalltafel 177 ist gemäß Fig. 1 aufgebaut; optische Bilder werden als Veränderungen in der Lichtstreuung gemäß dem Videosignal gebildet. Die Projektionslinse 174 fängt Licht innerhalb eines festen Winkels von dem von jedem Pixel emittierten Licht auf. Wenn die Streuung des von jedem emittierten Lichtes sich verändert, dann wird sich die innerhalb des festen Winkels enthaltene Lichtmenge ebenfalls verändern, und das auf der Flüssigkristalltafel 177 als Veränderung in der Lichtstreuung gebildete, optische Bild wird in eine Veränderung in der Helligkeit des Schirms 176 umgewandelt. Daher wird das auf der Flüssigkristalltafel 177 gebildete optische Bild vergrößert und durch die Projektionslinse 174 auf den Schirm 176 projiziert.
Der Flüssigkristallprojektionsfernseher der Erfindung kann Bilder mit gutem Kontrast ohne das Vorsehen einer schwarzen Matrix in der Flüssigkristalltafel 177 darstellen, da die Flüssigkristalltafel über den Signalleitungen und dem TFT wohldefinierte Schwarztöne darstellen kann. Es sei festgestellt, daß die Flüssigkristalltafel 177 ebenfalls eine Flüssigkristalltafel gemäß einer der obigen Ausführungsformen 2 bis 8 sein kann. Darüber hinaus kann dann, wenn die Flüssigkristalltafel 177 eine Flüssigkristalltafel ist, die Farbfilter gemäß der neunten obigen Ausführungsform enthält, ein hoher Kontrast, gute Weiß-Darstellung zusätzlich zu einer Vollfarben- RGB-Darstellung erhalten werden. In allen Fällen werden Darstellungsprobleme, die durch sichtbares Licht verursacht sind, verhindert, aufgrund sowohl der ultraviolettreflektierenden Schicht als auch der ultraviolett-absorbierenden Schicht, die kein sichtbares Licht hindurchlassen. Ganz im Gegenteil hindern diese Schichten ultraviolettes Licht daran, die Flüssigkristalle zu erreichen, wodurch sie eine Verschlechterung der Flüssigkristalle verhindern, und die Zuverlässigkeit der Flüssigkristalltafel verbessern.
Eine zweite Ausführungsform eines Flüssigkristallprojektionsfernsehers gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Fig. 22 dargestellt. Die LCD-Vorrichtung 151, die in der Fig. 22 dargestellt ist, enthält eine Flüssigkristalltafel 152, eine transparente Platte 153, und einen transparenten Körper 154. Die Lichtquelle 171, die Projektionslinse 174, der Schirm 176 sind in Bezug auf den obigen Flüssigkristallprojektionsfernseher beschrieben; diese LCD-Vorrichtung 151 ist eine LCD-Vorrichtung gemäß der elften Ausführungsform der Erfindung.
Von der Lichtquelle 171 emittiertes Licht tritt sequentiell durch die Feldlinse 175, durch die Flüssigkristalltafel 152, durch den transparenten Körper 154, und durch die transparente Platte 153, und wird von dort auf die Projektionslinse 174 geworfen. Die Größe der Pupille der Projektionslinse 174 ist groß genug, um etwa 90% des von einem transparenten Pixel in der Mitte der Flüssigkristalltafel 152 emittierten Lichtes einzufangen. Gute Abbildungseigenschaften werden durch Kombination der Projektionslinse 174 mit der transparenten Platte 153 erzielt. Die Fokussierung des projizierten Bildes wird durch Bewegen der Projektionslinse 174 entlang der optischen Achse 178 erreicht.
Ein Flüssigkristallprojektionsfernseher gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Anzeige mit einem guten Kontrast zur Verfügung stellen, da sekundäre Streuung durch die Flüssigkristallschicht von Licht, welches einmal durch die Flüssigkristalltafel 152 gestreut wurde, und welches dann an der Substrat-Luft-Grenzfläche reflektiert wurde, verhindert werden kann. Schwarzes Flattern zwischen den Pixeln, verursacht durch sekundäres Streuen, kann ebenfalls verhindert werden, was zu einer scharfen Darstellung führt.
Eine dritte Ausführungsform eines Flüssigkristallprojektionsfernsehers gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Fig. 23 dargestellt. Dieser Flüssigkristallprojektionsfernseher enthält drei Flüssigkristalltafeln 152a, 152b und 152c; eine Licht quelle 171; eine Projektionslinse 174; transparente Platten 190a, 190b und 190c; transparente Platten 191a, 191b und 191c; dichroide Spiegel 194, 196, 197 und 199; und flache Spiegel 195 und 198.
Flüssigkristalltafeln 152a, 152b und 152c sind polymerdispersionsflüssigkristalltafeln gemäß Fig. 1 und wie oben beschrieben. Gemäß Fig. 19 sind die transparenten Platten 190a, 190b und 190c mit einem transparenten Kleber mit der Einfallsseite der entsprechenden Flüssigkristalltafeln verbunden, und die transparenten Platten 191a, 191b und 191c sind mit einem transparenten Kleber mit der Emissionsseite der entsprechenden Flüssigkristalltafeln verbunden. Die Seiten der transparenten Platten 190a, 190b und 190c, und 191a, 191b und 191c sind mit einer schwarzen Beschichtung 192a, 19%, 192c, 193a, 193b und 193c beschichtet.
Die Lichtquelle 171 enthält eine Lampe 172, einen konkaven Spiegel 173 und einen Filter 197. Die Lampe 172 ist eine Metallhalogenidlampe, die Licht emittiert, welches rote, grüne und blaue Primärfarbkomponenten enthält. Der konkave Spiegel 173 besteht aus Glas; die reflektierende Oberfläche ist durch Dampfabscheidung mit einer Multibeschichtungsschicht beschichtet, die sichtbares Licht reflektiert und Infrarotlicht hindurchläßt. Das sichtbare Licht in dem Licht, welches von der Lampe 172 ausgestrahlt wird, wird durch die reflektierende Oberfläche des konkaven Spiegels 172 reflektiert, und diese reflektierte Licht ist nahezu parallel. Das reflektierte Licht, welches von dem Spiegel 172 emittiert wird, wird durch den Filter 179 gefiltert, um Infrarot- und ultraviolettes Licht zu entfernen.
Das von der Lichtquelle 171 stammende Licht fällt auf die Farbtrennoptik, welche die Kombination aus den dichroiden Spiegeln 196 und 197, einem flachen Spiegel 198 ist, und wird in drei Primärfarben getrennt. Das Licht mit den Primärfarben wird durch die entsprechenden Feldlinsen (in den Figur nicht dargestellt) zu den Flüssigkristalltafeln 152a, 152b und 152c hindurchgelassen. Das Licht von den Flüssigkristalltafeln 152a, 152b und 152c wird dann wieder in einen einzelnen Strahl durch die Farbsyntheseoptik kombiniert, welches die Kombination aus den dichroiden Spiegeln 194 und 199, und dem flachen Spiegel 195 ist, und trifft von dort aus auf die Projektionslinse 174. Die auf den Flüssigkristalltafeln 152a, 152b und 152c als eine Veränderung in der Lichtstreuung gebildeten optischen Bilder gemäß den entsprechenden Videosignalen werden somit vergrößert und durch die Projektionslinse 174 auf den Schirm 176 projiziert.
Da die transparenten Platten 190a, 190b und 190c, und 191a, 191b und 191c, die Störlicht auf den Einfalls- und Ausfallsseiten der Flüssigkristalltafeln 152a, 152b und 152c unterdrücken, gekoppelt sind, kann ein Verlust an Kontrast aufgrund dieses Störlichtes unterdrückt werden. Es ist jedoch zu beachten, daß es auch möglich ist, diese transparenten Platten wegzulassen, und die nur Flüssigkristalltafeln 152a, 152b und 152c gemäß Fig. 21 zu verwenden. Aufgrund dieser drei Flüssigkristalltafeln 152a, 152b und 152c, die für Rot, Grün bzw. Blau verwendet werden, kann zusätzlich ein projiziertes Bild mit guter Auflösung und Helligkeit erreicht werden.
Darüber hinaus sind die Streueigenschaften der Polymerdispersionsflüssigkristallwellenlänge abhängig. Insbesondere die Streueigenschaften für rotes Licht sind schlecht. Im Ergebnis wird dadurch, daß man die Reflektivität der ultraviolettreflektierenden Schicht in einer der Flüssigkristalltafeln 152a, 152b und 152c von der Reflektivität der ultraviolett-reflektierenden Schicht der anderen Tafeln unterschiedlich gestaltet, der Flüssigkristallteilchendurchmesser der darstellenden Fläche sich von demjenigen der anderen Tafeln unterscheiden, wenn mit ultraviolettem Licht gleicher Intensität bestrahlt wird. Insbesondere wird die Tafel bessere Streueigenschaften als die anderen Flüssigkristalltafeln aufweisen, wenn die Reflektivität der ultraviolett-reflektierenden Schicht in der Flüssigkristalltafel, die Rot entspricht, geringer ist als bei den anderen Tafeln, jedoch wird die effektive Streueigenschaft in allen drei Tafeln äquivalent sein. Es ist daher wie beschrieben zu bevorzugen, in jeder der Tafeln tatsächlich äquivalente Streueigenschaften zur Verfügung zu stellen.
Es sei angemerkt, daß die dichroiden Spiegel, die bei der Farbtrennung und in der Synthetisieroptik oben verwendet werden, einfache Farbfilter sein können. Es ist auch möglich, die Farbsynthesoptik wegzulassen, und eine separate Projektionslinse für jede der roten, grünen und blauen Modulationssysteme gemäß Fig. 24 zur Verfügung zu stellen. Der Flüssigkristallprojektionsfernseher enthält eine Lichtquelle 201, einen Filter 202, dichroide Spiegel 203a und 203b, einen flachen Spiegel 203c, Flüssigkristalltafeln 204a, 204b und 204c, Fokussierlinsen 205a, 205b und 205c, Projektionspupillen 206a, 206b und 206c, und Projektionslinsen 207a, 207b und 207c. In diesem Fall werden rote, grüne und blaue Bilder getrennt durch die entsprechend Projektionslinsen projiziert, und die Bilder werden auf dem Schirm verschmolzen, um ein farblich zusammengesetztes Bild zu erzeugen.
Eine vierte Ausführungsform eines Flüssigkristallprojektionsfernsehers gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Fig. 25 dargestellt. Dieser Flüssigkristallprojektionsfernseher enthält eine Lichtquelle 211; einen flachen Spiegel 216; eine Projektionslinse 214; und eine Flüssigkristalltafel vom Reflektionstyp 212. Es ist zu beachten, daß die. Lichtquelle 211 die gleiche ist, wie die in der Fig. 21 dargestellte.
Die Flüssigkristalltafel 212 dieser Ausführungsform enthält eine Flüssigkristalltafel vom reflektierenden Typ gemäß Fig. 18, kombiniert mit einer plankonkaven Linse 213 und einer positiven Linse 219. Diese Linsen werden zur Verfügung gestellt, um den gleichen Effekt zu erreichen, wie er mit der in der Fig. 19 dargestellten transparenten Platte 153 erreicht wird, können jedoch auch durch die transparente Platte 153 ersetzt werden oder einfach weggelassen werden. Die Seiten und die Reaktionsoberfläche der plankonkaven Linse 213 ist mit einer schwarzen Beschichtung beschichtet, um gestreutes Störlicht zu absorbieren. Die flache Oberfläche der plankonkaven Linse 213 ist optisch mit dem Glassubstrat 142 des Flüssigkristalltafel mit einem transparenten Kleber gekoppelt.
Die Projektionslinse ·214 enthält eine flache Linsengruppe 217 auf der Seite der Flüssigkristalltafel, und eine zweite Linsengruppe 218 auf der Schirmseite; der flache Spiegel 216 ist zwischen den ersten und zweiten Linsengruppen angeordnet. Die normale der reflektierenden Oberfläche des flachen Spiegels 216 ist in einem 45º-Winkel zu der optischen Achse 215 der Projektionslinse 214 angeordnet. Das von der Lichtquelle kommende Licht wird durch den flachen Spiegel 216 reflektiert, passiert die erste Linsengruppe 217, passiert die positive Linse 219 und die plankonkave Linse 213, und fällt auf die Flüssigkristalltafel 212. Nachdem das von dem Pixel in der Bildmitte der Flüssigkristalltafel 212 emittierte, gestreute Licht die erste Linsengruppe 217 passiert hat, ist etwa die Hälfte des Lichtes durch den flachen Spiegel 216 blockiert, und das verbleibende Licht fällt auf die zweite Linsengruppen 218 und wird auf den Schirm projiziert. Durch Kombinieren einer plankonkaven Linse und einer positiven Linse bildet die Projektionslinse 214 das optische Bild auf der Flüssigkristalltafel auf dem Schirm ab. Zusätzlich sind Lichtstrahlen von der Mitte der Projektionslinsenapperatur in Richtung auf die Flüssigkristalltafel telezentrisch, d. h. sie fallen nahezu senkrecht auf die Flüssigkristallschicht.
Da der Flüssigkristallteilchendurchmesser der Flüssigkristallschicht in den Bereichen der Signalleitungen und des TFT kleiner ist als in dem darstellenden Bereich, benötigt die Flüssigkristalltafel der Erfindung keine schwarze Matrix oder eine andere Abschirmschicht auf der gegenüberliegenden Substratseite. Im Ergebnis kann Licht durch eine schwarze Matrix nicht reflektiert werden und somit reflektiertes Störlicht erzeugen, welches den Kontrast senkt, und es kann zu jeder Zeit eine Darstellung mit einem extrem hohen Kontrast erreicht werden.
Eine fünfte Ausführungsform einer Projektionsanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Fig. 26 dargestellt. Diese Projektionsanzeigevorrichtung ist eine Projektionsanzeigevorrichtung vom Lichtmodufationstyp, und enthält eine Lichtquelle 222; einen UVIR-Filter 223; grüne dichroide Spiegel 224a und 224c; und eine blauen dichroiden Spiegel 224b; Polymerdispersionsflüssigkristalltafeln 221a, 221b und 221c vom Reflektionstyp; Linsen 226a und 226b; einen Spiegel 225; und einen Schirm 228.
Es ist zu beachten, daß die Anordnung der gründen dichroiden Spiegel 224a und 224c nicht auf die in der Fig. 26 Dargestellte beschränkt sein soll, und daß der grüne dichroide Spiegel 224c ein total reflektierender Spiegel sein kann. Zusätzlich bilden die Linsen 226a und 226b eine Projektionsoptik 229.
Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform wird im folgenden beschrieben. Die roten, grünen und blauen Modulationssysteme sind unten mit Bezug auf das blaue Modulationssystem beschrieben. Als erstes wird weißes Licht von der Lichtquelle 222 emittiert, dann durch den Spiegel 225 reflektiert, und dann durch dichroiden Spiegel farbgetrennt. Die blaue Komponente des weißen Lichtes wird durch blauen dichroiden Spiegel 224b reflektiert, und fällt dann auf die entsprechende Flüssigkristalltafel 221b. Diese Flüssigkristalltafel 221b ist eine Flüssigkristalltafel vom Reflektionstyp gemäß Fig. 18. Der Streuzustand des einfallenden Lichtes wird durch das an die Pixelelektroden 147 angelegte Signal gesteuert, um das Licht zu modulieren. Durch den Streuzustand der Flüssigkristalltafel 221b reflektiertes Licht wird durch den Spiegel 225 blockiert, welcher in der Pupille der Projektionsoptik 229 angeordnet ist, und das in dem transparenten Zustand reflektierte Licht tritt durch die Pupille der Projektionsoptik 229 hindurch. Das hindurchgetretene Licht wird dann vergrößert und projiziert auf den Schirm 228 durch die Projektionsoptik 229.
Die gleiche grundlegende Arbeitsweise gilt für das rote und grüne Licht. Es sei jedoch festgestellt, daß der grüne dichroide Spiegel 224a und der blaue dichroide Spiegel 224b, die für die Farbtrennung des weißen Lichtes vorgesehen sind, das durch die Flüssigkristalltafel modulierte Licht für die Projektion durch die Projek tionslinse in ein einziges Bild rekombinieren.
Es ist zu beachten, daß der Lichthahn der obigen Ausführungsform nicht auf Polymerdispersionsflüssigkristalltafeln beschränkt sein soll, und daß jede Vorrichtung verwendet werden kann, mit der optische Bilder als Veränderungen in der Streuung von Licht dargestellt werden können. Ein Beispiel eines alternativen Lichthahnes ist das PLZT.

Claims

1. Flüssigkristalltafel mit:

einem ersten Substrat (12; 142), auf dem Pixelelektroden (17; 147) in einem Matrixmuster angeordnet sind;

einem zweiten Substrat (11; 141), auf dem eine transparente Gegenelektrode (16; 146) angeordnet ist; und

einer Flüssigkristallschicht (13; 143), die zwischen den ersten und zweiten Substraten liegt und angeordnet ist, um die Höhe der Lichtstreuung bei Anlegen eines elektrischen Feldes zu verändern;

gekennzeichnet durch

ein Mittel (16; 19; 49; 59; 69; 88; 99; 119; 129; 149), welches ultraviolettes Licht reflektiert oder absorbiert und sichtbares Licht durchläßt und auf einem der ersten und zweiten Substrate angeordnet und in einem Muster ausgebildet ist, das im wesentlichen identisch mit dem Matrixmuster der Pixelelektroden (17; 147) ist.

2. Flüssigkristalltafel nach Anspruch 1, bei welcher die Flüssigkristallschicht (13; 143) aus einem Polymerdispersionsflüssigkristall besteht und ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser der Polymerdispersionsflüssigkristalltropfen, die über den Pixelelektroden (17; 147) angeordnet sind, größer als ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser derer ist, die sich in anderen Gebieten befinden.

3. Flüssigkristalltafel nach Anspruch 1, ferner mit: auf dem ersten Substrat (12) ausgebildeten Schalterelementen (18); und Abschirmmitteln (20) zum Abschirmen der Schalterelemente (18) gegenüber Ulraviolettstrahlen.

4. Flüssigkristalltafel nach Anspruch 1, bei welcher das Ultraviolettlicht reflektierende oder absorbierende Mittel eine Ultraviolettlicht reflektierende Schicht (19) ist, die Ultraviolettlicht reflektiert und sichtbares Licht durchläßt.

5. Flüssigkristalltafel nach Anspruch 4, bei welcher die Ultraviolettlicht reflektierende Schicht aus alternierenden Schichten aus einem leitenden Dünnfilm mit hohem Refraktionsindex und einem leitenden Dünnfilm mit niedrigem Refrak tionsindex ausgebildet ist.

6. Flüssigkristalltafel nach Anspruch 1, ferner mit: Farbfiltern (121, 122, 123) für die drei Hauptfarben Rot, Grün und Blau für jeden Pixel auf einem der ersten und zweiten Substrate; und wobei die Ultraviolettlichtreflektions- oder -absorptionsrate des über den Pixeln ausgebildeten Ultraviolettlicht reflektierenden oder absorbierenden Mittels (129b) zum Modulieren von rotem Licht niedriger ist als die des über den anderen Pixeln (129a, 129c) ausgebildeten, Ultraviolettlicht reflektierenden oder absorbierenden Mittels.

7. Flüssigkristalltafel nach Anspruch 1, bei welcher die Flüssigkristallschicht (13; 143) eine Polymerdispersionsflüssigkristallschicht aus Kunststoffkomponenten, die unter Ultraviolettlicht härten, und ferner aus Flüssigkristallen ist.

8. Flüssigkristalltafel nach Anspruch 1, bei welcher mindestens eines der ersten und zweiten Substrate der Bedingung genügt, die durch die Gleichung

t ≥ (d/4) n² - 1 [4]

definiert ist, wobei t die Mittendicke des Substrates, n der Brechungsindex und d der maximale Durchmesser der effektiven Anzeigefläche der Flüssigkristalltafel ist.

9. Flüssigkristalltafel nach Anspruch 1, ferner mit:

einer transparenten Platte (153), die an mindestens einer Seite der Flüssigkristalltafel (152) vorgesehen ist;

wobei der Raum zwischen der Flüssigkristalltafel (152) und der transparenten Platte (153) durch ein transparentes Klebemittel optisch gekoppelt ist; und die transparente Platte (153) der Bedingung genügt, die durch die Gleichung

t ≥ (d/4) n² - 1 [5]

definiert ist, wobei t die Mittendicke von der mit Luft in Berührung befindlichen Oberfläche der transparenten Platte zur Flüssigkristallschicht, n der Brechungsindex und d der maximale Durchmesser der effektiven Anzeigefläche der Flüssigkristalltafel ist.

10. Flüssigkristalltafel nach Anspruch 1, bei welcher das Ultraviolettlicht reflektierende oder absorbierende Mittel ein leitender Dünnfilm ist, der Ultraviolett licht absorbiert und sichtbares Licht durchläßt.

11. Flüssigkristalltafel nach Anspruch 10, bei welcher die Ultraviolettlicht absorbierende Schicht aus einem leitenden Dünnfilm aus Titanoxid (TiO&sub2;) oder Siliziumoxid (SiO&sub2;) ausgebildet ist.

12. Flüssigkristalltafel nach Anspruch 1, bei welcher das Ultraviolettlicht reflektierende oder absorbierende Mittel die transparente Gegenelektrode (16) ist, die in einem Muster entsprechend dem Matrixmuster der Pixelelektroden (17) ausgebildet ist.

13. Herstellungsverfahren für eine Flüssigkristalltafel, mit:

einem ersten Verfahrensschritt, Pixelelektroden (17; 147) in einem Matrixmuster auf einem ersten Glassubstrat (12; 142) auszubilden;

einem zweiten Verfahrensschritt, auf einem zweiten Glassubstrat (11; 141) in einem Muster, das im wesentlichen identisch mit dem Matrixmuster der Pixelelektroden (17; 147) ist, ein Mittel (16; 19; 49; 59; 69; 88; 99; 119; 129; 149) zum Reflektieren oder Absorbieren von Ultraviolettlicht und zum Durchlassen von sichtbarem Licht auszubilden;

einem dritten Verfahrensschritt, einen bestimmten Spalt zwischen den ersten und zweiten Substraten zu halten und eine gemischte Lösung aus unter Ultraviolettstrahlung härtendem Kunststoff und Flüssigkristall in den Spalt zwischen dem ersten und zweiten Glassubstrat zu injizieren; und

einem vierten Verfahrensschritt, die zusammengesetzte Tafel mit Ultraviolettlicht von der Seite des zweiten Glassubstrates zu bestrahlen, um den unter Ultraviolettlicht härtenden Kunststoff zu härten und eine Polymerdispersionsflüssigkristallschicht (13; 143) zu bilden.

14. Herstellungsverfahren für eine Flüssigkristalltafel nach Anspruch 13, bei welchem die Ultraviolettlicht reflektierende oder absorbierende Schicht eine Ultraviolettlicht reflektierende Schicht (19) ist.

15. Herstellungsverfahren für eine Flüssigkristalltafel nach Anspruch 13, bei welchem die Ultraviolettlicht reduzierende Schicht eine Ultraviolettlicht absorbierende Schicht (49) ist.

16. Herstellungsverfahren für eine Flüssigkristalltafel nach Anspruch 13, bei welchem die Ultraviolettlicht reduzierende Schicht eine Gegenelektrode (16) ist, die auf dem zweiten Glassubstrat (11) ausgebildet ist.

17. Flüssigkristallprojektionsanzeigegerät mit:

einer Lichtquelle (171);

einer Flüssigkristalltafel (152; 177) zum Modulieren von einfallendem Licht, das von der Lichtquelle ausgestrahlt wird, in Abhängigkeit von einem anzuzeigenden Bild, welche ein erstes Substrat, auf dem Pixelelektroden in einem Matrixmuster ausgebildet sind, ein zweites Substrat, auf dem eine Gegenelektrode ausgebildet ist, und ein Polymerdispersionsflüssigkristall, das zwischen den ersten und zweiten Substraten angeordnet ist, aufweist; und

einer Projektionseinrichtung (174) von Licht, das durch die Flüssigkristalltafel moduliert ist;

gekennzeichnet durch

ein Mittel (16; 19; 49; 59; 69; 88; 99; 119; 129; 149), das Ultraviolettlicht reflektiert oder absorbiert und sichtbares Licht durchläßt, auf einem der ersten und zweiten Substrate angeordnet und in einem Muster ausgebildet ist, das im wesentlichen identisch mit dem Matrixmuster der Pixelelektroden ist.

18. Flüssigkristallprojektionsanzeigegerät nach Anspruch 17, bei welchem das Substrat, auf dem das Ultraviolettlicht reflektierende oder absorbierende Mittel ausgebildet ist, die Lichteinfallsfläche der Flüssigkristalltafel (152; 177) ist.

19. Flüssigkristallprojektionsanzeigegerät nach Anspruch 17, ferner mit:

einer Farbtrenneinrichtung zum Trennen des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtes in Licht mit Wellenlängen für Rot, Grün und Blau; und

Flüssigkristalltafeln, die getrennt für das Licht in diesen drei Wellenlängengruppen vorgesehen sind; und

wobei sich die Ultraviolettlichtreflektions- oder-absorptionsrate des Ultraviolettlicht reflektierenden oder absorbierenden Mittels von mindestens einer dieser Flüssigkristalltafeln von der Ultraviolettlichtreflektions- oder -absorptionsrate des Ultraviolettlicht reflektierenden oder absorbierenden Mittels der anderen Flüssigkristalltafeln unterscheidet.

20. Flüssigkristallprojektionsanzeigegerät nach Anspruch 17, bei welchem das Ultraviolettlicht reflektierende oder absorbierende Mittel ein Ultraviolettlicht reflektierendes Mittel ist.

21. Flüssigkristallprojektionsanzeigegerät nach Anspruch 17, bei welchem das Ultraviolettlicht reflektierende oder absorbierende Mittel ein Ultraviolettlicht absorbierendes Mittel ist.

22. Flüssigkristallprojektionsanzeigegerät nach Anspruch 17, bei welchem das Ultraviolettlicht reflektierende oder absorbierende Mittel eine Gegenelektrode (16) ist, die auf dem zweiten Substrat (11) ausgebildet ist.