JP2002196316A

JP2002196316A - 液晶表示パネルとビューファインダおよび投射型表示装置

Info

Publication number: JP2002196316A
Application number: JP2001328848A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takahara; 博司高原; Shinya Mito; 真也三戸
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-01
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2002-07-12
Anticipated expiration: 2018-06-03
Also published as: JP3412626B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来、ＴＮ表示パネルは偏光板を用いるため
に光利用効率が悪く高輝度表示を実現できなかった。ま
た、ＰＤ表示パネルは高輝度表示は実現できるが、従来
の構成では未硬化のＵＶ樹脂が残るため安定性が悪く実
用に用いられるものではなかった。また、製造条件マー
ジンも狭く高散乱特性のＰＤ表示パネルを安定して得る
ことは困難であった。【解決手段】対向基板１１上に対向電極１３及び誘電
体多層膜１６を、アレイ基板１２上にスイッチング素子
としてＴＦＴ１４及び画素電極１５を形成し、両基板間
に高分子分散液晶層１７を狭持する。また、ＴＦＴ１４
上に遮光膜１８を形成する。誘電体多層膜１６はＳｉＯ
₂とＨｆＯ₂薄膜を多層に積層して形成する。また、ＴＦ
Ｔ１４へ信号を伝達する信号線上に液晶層１７の比誘電
率より小さい誘電体材料で薄膜等を形成し電磁シールド
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明のタッチパネルあるい
はテレビ画像等を表示する表示パネルと、前記表示パネ
ルをライトバルブとして用い、前記表示パネルに表示さ
れた画像をスクリーンに拡大投射する表示装置（以後、
投射型表示装置と呼ぶ）、また、前記表示パネルをビデ
オカメラの撮映画像のモニタとして用いる表示装置（以
後、ビューファインダと呼ぶ）等の装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示パネルはＣＲＴに比較して軽
量、薄型などの数多くの特徴を有するため、研究開発が
盛んである。また、近年ではポケットテレビあるいはビ
デオカメラのビューファインダの表示部として用いられ
ている。しかし、大画面化が困難であるなどの問題点も
多い。そこで近年、小型の表示パネルの表示画像を投射
レンズなどにより拡大投射し、大画面の表示画像を得る
投射型表示装置が注目をあつめている。なお、現在、商
品化されている投射型表示装置およびビューファインダ
には液晶の旋光特性を利用したツイストネマティック
（以後、ＴＮと呼ぶ）表示パネルが用いられている。

【０００３】以下、従来の表示パネルについて説明す
る。ただし、説明に不要な箇所は省略しており、また、
図面を見易くするためにモデル的に描いている。以上の
ことは以後の図面に対しても同様である。

【０００４】図４６は従来の表示パネルの断面図であ
る。薄膜トランジスタ（以後、ＴＦＴと呼ぶ）１４等が
形成されたアレイ基板１２と対向基板１１と４〜６μｍ
の間隔で保持され、前記基板間にＴＮ液晶層３８３が注
入されている。表示領域の周辺部は封止樹脂（図示せ
ず）で封止されている。３８１はクロムなどの金属材料
で形成されたブラックマトリックス（以降、ＢＭと呼
ぶ）、１３はＩＴＯなどの透明物質で形成された対向電
極、１５は画素電極、３８２は配向膜である。

【０００５】画素電極１５および対向電極１３上には配
向膜３８２が形成されており、前記配向膜３８２にはＴ
Ｎ液晶層３８３の液晶分子を配向させるためのラビング
処理が施されている。また、対向基板１１およびアレイ
基板１２には偏光板３８４が貼り付けられている。

【０００６】ここで、ＴＮ表示パネルの製造方法につい
て簡単に説明しておく。まず、アレイ基板１２と対向基
板１１にはそれぞれ配向膜３８２ａ、３８２ｂが塗布さ
れ、ラビング工程により配向処理される。その後、アレ
イ基板１２の周辺部にＴＮ液晶層３８３の注入口を残し
て封止樹脂（図示せず）が塗布される。また、対向基板
１１上に均一な液晶膜厚を得るための透明のガラスビー
ズもしくは樹脂からなるビーズを散布する。次に、対向
基板１１とアレイ基板１２を貼り合わせる。その後、加
熱することにより前記封止樹脂を硬化させる。次に貼り
合わせた前記基板を真空室に入れ、アレイ基板１２と対
向基板１１のギャップ内を真空状態にした後、液晶の注
入口をＴＮ液晶に浸す。その後、真空室の真空を破る
と、液晶は注入口からギャップ内に注入される。最後に
注入口を封止して完成する。

【０００７】図１５は表示パネルをシャーシ等に取り付
けた表示パネルモジュールの平面図およびＨ−Ｈ’線で
の断面図である。ステンレス板を板金加工したシャーシ
１６１に、コネクタ１６３および電界コンデンサ（図示
せず）等を積載したプリント基板１６２が取り付けられ
ている。プリント基板１６２の中央部は打ち抜かれてお
り、打ち抜いた箇所に表示パネルがはめこまれている。
プリント基板１６２上にはコネクタ１６３の端子からの
電気信号等を伝達するための銅薄配線（図示せず）が形
成されている。また、表示パネルにも前記電気信号を伝
達するための薄膜配線とが形成されている。銅薄配線の
一端と薄膜配線の一端とはアルミニウム（Ａｌ）の細線
（ボンディング線）により接続されている。

【０００８】表示パネルの表示領域の外側には口の字状
に遮光パターン１６４が形成されている。図１５では遮
光パターンは点線で示す。図１５の遮光パターン１６４
の近傍のＪ−Ｊ’およびＫ−Ｋ’線での断面図を図４７
に示す。遮光パターン１６４はクロム（Ｃｒ）で形成さ
れ、その膜厚は１０００オングストローム程度であり、
対向基板１１の対向電極１３上に形成される。なお、２
１はソース信号線である。

【０００９】遮光パターン１６４およびＢＭがＣｒで形
成されるのは比較的膜厚が薄くて良好な遮光効果がある
からである。ＴＮ表示パネルは液晶分子を配向させるた
めに、配向膜３８２に配向処理をほどこす必要がある。
配向処理は画素電極１５上をこする（ラビング）ことに
よりおこなうため、ＢＭ３８１等の膜厚が厚くなると、
対向基板１１、アレイ基板１２上の、凹凸が大きくな
り、良好な配向処理を行えなくなる。

【００１０】表示領域の外側に遮光パターン１６４が形
成される理由について、簡単に説明しておく。表示領域
の外側には画素はないが表示領域に信号を伝達するため
ソース信号線２１等が形成されている。ソース信号線２
１は金属薄膜であるから、遮光する。しかし、ソース信
号線とソース信号線との間に入射した光は、前記信号線
間には遮光物はないから透過する。表示領域の光のみが
透過（画素で変調されて）すればよいのであって、表示
領域外からの透過光は無用であるばかりか、前記光は表
示画像を見にくくする。前記透過光の遮光はシャーシ１
６１で行なう。シャーシ１６１はステンレス等の金属板
であるから、光は透過しない。シャーシ１６１は中央部
に穴があけられ、前記穴と表示パネルの表示領域が一致
するように配置される。

【００１１】表示パネルは、半導体プロセスで作製され
るため寸法精度は非常に高いが、シャーシ１６１は機械
加工で作製されるため寸法精度は低い。また、シャーシ
１６１に表示パネルを取り付ける精度は低い。したがっ
て、シャーシ１６１の穴径が大きければ、表示領域の周
辺部つまりソース信号線間等から光もれが生じる。穴径
が小さければ表示領域の一部をシャーシ１６１で遮光し
てしまう。また、取り付け位置がずれると、一端から光
もれが生じ、他端は表示領域の一部を遮光してしまう。
そこで遮光パターン１６４を２ｍｍ程度の幅で形成し、
シャーシ１６１の穴径を表示領域よりも大きめに作製し
ておく。すると、表示領域とシャーシの穴径のすきまに
遮光パターン１６４が位置するようにでき、パネルの取
り付け位置が最悪２ｍｍずれても表示領域の外側から光
もれが生じることはない。また、表示領域を遮光してし
まうこともない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ＴＮ液晶を用いた表示
パネルは、偏光板３８４ａを用いて入射光を直線偏光に
する必要がある。また、表示パネルの出射側にも液晶表
示パネルで変調された光を検出するため、偏光板３８４
ｂを配置する必要がある。つまり、ＴＮ液晶表示パネル
の前後には光を直線偏光にするための偏光板３８４ａ
（以後、偏光子と呼ぶ）と変調された光を検出するため
の偏光板３８４ｂ（以後、検光子と呼ぶ）の２枚の偏光
板を配置する必要がある。液晶表示パネルの画素開口率
を１００％とし、偏光子３８４ａに入射する光量を１０
０とすると偏光子３８４ａより出射する光量は４０％、
表示パネルの透過率は８０％、検光子３８４ｂの透過率
は８０％となるから、全体としての透過率は０．４×
０．８×０．８＝約２５％となり、２５％の光しか有効
に利用できない。したがって、ＴＮ表示パネルでは低輝
度画像表示しか実現できない。

【００１３】偏光板３８４等で損失した光はほとんどが
偏光板３８４に吸収されて熱に変換される。熱は偏光板
３８４自身および輻射熱等により表示パネルを加熱す
る。投射型表示装置の場合、偏光板３８４に入射する光
量は数万ルクス以上となる。したがって、投射型表示装
置のライトバルブとしてＴＮ表示パネルを用いた場合、
偏光板３８４およびパネル等は高温状態となり、短期間
で著しい性能劣化をひきおこす。

【００１４】また、ＴＮ表示パネルは配向膜３８２を塗
布し、ラビング処理が必要である。ラビング処理等は工
程数を増加させ、製造コストの増大をひきおこす。ま
た、近年、投射型表示装置に用いる表示パネルの画素数
は３０万画素以上と大容量となり、それにつれ画素サイ
ズは微細化の傾向にある。画素の微細化は信号線、ＴＦ
Ｔ１４等による凹凸を単位面積あたり多数形成すること
になる。前記凹凸により良好にラビング処理を行なえな
くなることは明らかである。また、画素サイズの微細化
は１つの画素に占めるＴＦＴ１４および信号線の形成面
積が大きくなり画素開口率を低減させる。一例として、
対角３インチの表示パネルで３５万画素形成した場合、
画素開口率は約３０％である。１５０万画素形成した場
合は１０％弱という予測値もある。これらの画素開口率
の低減は表示画像の低輝度化にとどまらず、入射光開口
部以外に照射された光により、さらに表示パネルは加熱
されることになりＴＮ表示パネルの性能劣化を加速す
る。

【００１５】ＴＮ液晶は、画素電極１５に印加した電圧
により液晶の配向状態を変化させ光変調を行なう。ＴＮ
表示パネルの入射側と出射側にはそれぞれ偏光板が配置
され、前記偏光子３８４ａと検光子３８４ｂの偏光軸は
直交させている。一般的に、ＴＮ表示パネルは電圧印加
状態で黒表示を行えるモード（ＮＷモード）で使用す
る。

【００１６】ＮＷモードの表示パネルの表示画像は色再
現性はよいが、課題として、画素周辺部からの光もれが
ある。これは液晶分子が、正規の方向に配向せず、逆方
向に配向することからおきる。この配向状態を逆チルド
・ドメインと呼ぶ。これは画素電極１５とソース信号線
２１間に発生する電界により液晶分子の立ち上がり方向
が部分的に逆になることより生じる。液晶分子の立ち上
がり方向が逆になった部分は、電圧が印加されているに
もかかわらず、光は出射面の検光子３８４ｂを通過す
る。つまり、光もれが生じる。正常な液晶の立ち上がり
方向であれば光もれは生じない。

【００１７】光もれを防止する方法として、対向電極上
に形成するＢＭ３８１の幅を太くする方法があるが、こ
れも画素閉口面積を低下させることとなり、表示輝度を
低下させることから、有効な方法とは言えない。

【００１８】以下のようにＴＮ液晶を用いる表示パネル
は、偏光板３８４を用いる必要がある。また、画素周辺
部に光ぬけが発生しやすいため、ＢＭを太くしなければ
ならない。したがって、光利用率が悪く、表示輝度は低
い。ＢＭに照射された光は表示パネルを加熱することに
なり、パネル温度を上昇させ、パネルの寿命を短くす
る。

【００１９】同様に、ＴＮ表示パネルをライトバルブと
して用いる投射型表示装置も、光利用率が悪く、投射画
像のスクリーン輝度は低い。そこで、偏光板３８４を用
いない高分子分散（ＰＤ）表示パネルを用いた投射型表
示装置が提案されている。一例として、特開平３−９４
２２５号公報に記載のものがあげられる。投射型表示装
置に用いるライトバルブとしてのＰＤ表示パネルは、入
射光を散乱あるいは透過させることにより光変調を行な
う。

【００２０】ＰＤ表示パネルの構造としては図４６のＴ
Ｎ液晶表示パネルから、偏光板３８４を除去し、かつ、
配向膜３８２が形成されていない構成が例示される。当
然のことながら液晶層にはＰＤ液晶を用いる。

【００２１】ＰＤ表示パネルの動作について図３４
（ａ）、（ｂ）を用いて簡単に説明する。図３４
（ａ）、（ｂ）はＰＤ表示パネルの動作の説明図であ
る。図３４（ａ）、（ｂ）において、ポリマー３３２中
には水滴状の液晶（以後、水滴状液晶３３１と呼ぶ）が
分散されている。画素電極１５にはＴＦＴ（図示せず）
等が接続され、ＴＦＴのオン、オフにより画素電極１５
に電圧が印加されて、画素電極１５上の液晶配向方向を
可変させて光を変調する。図３４（ａ）に示すように電
圧を印加していない状態では、それぞれの水滴状液晶３
３１は不規則な方向に配向している。この状態ではポリ
マー３３２と水滴状液晶３３１とに屈折率差が生じ、入
射光は散乱する。

【００２２】ここで図３４（ｂ）に示すように、画素電
極１５に電圧を印加すると液晶分子の方向がそろう。液
晶分子が一定方向に配向したときの屈折率をあらかじめ
ポリマー３３２の屈折率と合わせておくと、入射光は散
乱せずにアレイ基板１２より出射する。

【００２３】ここで、ＰＤ表示パネルの製造方法につい
て説明しておく。ポリマー３３２として、光硬化樹脂、
特に紫外線により硬化する紫外線硬化樹脂（以後、ＵＶ
樹脂）が通常用いられる。アレイ基板１２と対向基板１
１とは一定の間隔をあけて保持される。保持手段として
は微細なビーズが用いられることが多い。なお、ＰＤ表
示パネルには基本的には配向膜３８２の形成は必要な
い。アレイ基板１２と対向基板１１間に未硬化のＵＶ樹
脂成分と液晶成分とを混合させた溶液（以後、混合溶液
と呼ぶ）を注入する。次に紫外線光を混合溶液に照射す
る。すると混合溶液のＵＶ樹脂は硬化し、樹脂成分と液
晶成分とが相分離する。液晶が少ない場合は図３４に示
すように水滴状液晶３３１となり、液晶が多い場合は、
水滴状液晶３３１は連続状につながる。

【００２４】未硬化のＵＶ樹脂は、紫外線光を照射され
た箇所は硬化し、樹脂成分と液晶成分とが相分離する
が、光が照射されなかった箇所は樹脂は未硬化となる。
図４６の表示パネルの構成において、ＴＮ液晶層３８３
のかわりに混合溶液を注入した場合を考える。ＢＭ３８
１は金属薄膜で形成されているため、紫外線光を遮光す
る。また、ＴＦＴ１４等も金属薄膜等で形成されている
ため、紫外線光を遮光する。ＢＭ３８１下の領域ａのＵ
Ｖ樹脂はアレイ基板１２側から紫外線光を照射しても、
対向基板１１側から紫外線光を照射しても硬化しない。
それはＡ方向から紫外線光を照射した時はＢＭ３８１が
前記光を遮光し、Ｂ方向から紫外線を照射した時はＴＦ
Ｔ１４が前記光を遮光するからである。

【００２５】未硬化となったＵＶ樹脂はＰＤ表示パネル
の信頼性、寿命に悪影響を与える。表示パネルを動作さ
せているうちに液晶の組成が変化しやすく、また、液晶
層と対向基板１１等が剥離しやすい。

【００２６】ＢＭ３８１等があると、表示パネルを製造
する際に紫外線照射条件も設定しにくい。製造時、アレ
イ基板１２と対向基板１１間に液晶と未硬化のＵＶ樹脂
を所定の割合で混合した混合溶液を注入し、紫外線光を
照射すると画素電極１５周辺部（ＢＭに近い箇所）の液
晶の平均粒子径、またはポリマーネットワークの平均孔
径は大きくなる傾向がある。これは、ＢＭ３８１が紫外
線を吸収し、加熱されるため、ＢＭ周辺部の樹脂の温度
が極部的に高まり、液晶成分と樹脂成分とを相分離させ
る条件が極部的に変化するためと考えられる。もちろん
散乱特性も低下する。以上のようにＢＭ３８１が形成さ
れていると製造時のわずかな温度変化、紫外線の照射強
度により、画素電極上の液晶の平均粒子径またはポリマ
ーネットワークの平均孔径の大きさは変化する傾向がみ
られ、その製造条件マージンは狭い。したがって、同一
特性のＰＤ表示パネルを安定して作製することが困難で
ある。

【００２７】ＰＤ表示パネルを投射型表示装置のライト
バルブとして用いる場合、先に説明した未硬化のＵＶ樹
脂がＰＤ表示パネル内に残っていると性能劣化が著し
い。これは投射型表示装置では表示パネルに数万ルクス
以上の光が入射し、光ストレス、熱ストレスが大きいた
めと考えられる。

【００２８】以上のように、従来、ＴＮ表示パネルは偏
光板を用いるために光利用効率が悪く、高輝度表示を実
現できなかった。また、ＰＤ表示パネルは高輝度表示は
実現できるが、従来の構成では未硬化のＵＶ樹脂が残る
ため安定性が悪く、実用に用いられるものではなかっ
た。また、製造条件マージンも狭く、高散乱特性のＰＤ
表示パネルを安定して得ることは困難であった。

【００２９】本発明は、高輝度表示かつ安定性が良好で
経時変化のない表示パネル、およびそれをライトバルブ
として用いた投射型表示装置等を提供するものである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】第１に本発明の液晶表示
パネルは、画素電極がマトリックス状に配置された第１
の基板と、対向電極が形成された第２の基板と、前記第
１の基板と第２の基板間に狭持された液晶層と、前記隣
接した画素電極間に配置された誘電体柱とを具備し、前
記誘電体柱の誘電率は、前記液晶層の誘電率よりも小さ
く、かつ、前記誘電体柱の高さが前記液晶層の膜厚と略
一致していることを特徴とする。

【００３１】第２に、本発明の液晶表示パネルは、画素
電極がマトリックス状に配置された第１の基板と、対向
電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板と第２
の基板間に狭持された液晶層と、前記第１の基板に形成
された第１の誘電体柱と、前記第２の基板に形成された
第２の誘電体柱とを具備し、前記第１の誘電体柱の高さ
と前記第２の誘電体柱の高さとを加えた高さが、前記液
晶層の膜厚と略一致し、前記誘電体柱の誘電率は、前記
液晶層の誘電率よりも小さいことを特徴とする。

【００３２】第３に、本発明の液晶表示パネルは、反射
電極がマトリックス状に配置された第１の基板と、対向
電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板と第２
の基板間に狭持された液晶層と、前記隣接した反射電極
間に形成された誘電体膜とを具備し、前記誘電体膜の誘
電率は、前記液晶層の誘電率よりも小さいことを特徴と
する。

【００３３】第４に、請求項１から請求項３のいずれか
に記載の本発明の液晶表示パネルは、誘電体膜または誘
電体柱は、誘電体多層膜であることを特徴とする。

【００３４】第５に、本発明の液晶表示パネルは、画素
電極がマトリックス状に配置された第１の基板と、対向
電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板と第２
の基板間に狭持された液晶層とを具備し、前記第１の基
板側に３原色からなるカラーフィルタが形成され、隣接
した前記画素電極間に少なくとも２色のカラーフィルタ
が重ねて形成されており、前記カラーフィルタの誘電率
は、前記液晶層の誘電率より小さいことを特徴とする。

【００３５】第６に、本発明の液晶表示パネルは、画素
電極がマトリックス状に配置された第１の基板と、対向
電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板と第２
の基板間に狭持された液晶層とを具備し、前記第１の基
板側に３原色からなるカラーフィルタが形成され、画素
電極に信号を供給する信号線上に少なくとも２色のカラ
ーフィルタが重ねて形成されており、前記カラーフィル
タの誘電率は、前記液晶層の誘電率より小さいことを特
徴とする。

【００３６】第７に、本発明の液晶表示パネルは、マト
リックス状に配置された画素電極と、前記画素電極に信
号を印加するスイッチング素子が形成された第１の基板
と、対向電極が形成された第２の基板と、前記第１の基
板と第２の基板に狭持された液晶層と、前記画素電極上
および画素電極間に形成されたカラーフィルタとを具備
し、前記画素電極間には少なくとも２色以上のカラーフ
ィルタが積層され、前記高分子分散液晶層は、光硬化樹
脂成分とネマティック液晶成分とを有することを特徴と
する。

【００３７】第８に、本発明の投射型表示装置は、請求
項１から請求項７のいずれかに記載の液晶表示パネル
と、アーク放電ランプと、前記アーク放電ランプが放射
した光を前記液晶表示パネルに導く光学系と、前記液晶
表示パネルで変調した光を拡大投影する投射レンズとを
具備することを特徴とする。

【００３８】第９に、本発明のビューファインダは、請
求項１から請求項７のいずれかに記載の液晶表示パネル
と、前記液晶表示パネルを照明する照明手段と、前記液
晶表示パネルで変調した光を拡大して観察者に見えるよ
うにする拡大レンズとを具備することを特徴とする。

【００３９】第１０に、本発明のビューファインダは、
請求項１から請求項７のいずれかに記載の液晶表示パネ
ルと、光発生手段と、前記光発生手段が放射した光を略
平行光に変換し、前記液晶表示パネルを照明する第１の
レンズと、前記液晶表示パネルで変調した光を拡大して
観察者に見えるようにする拡大レンズとを具備すること
を特徴とする。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の表示パネルについて説明をする。尚、各図面は説明を
容易あるいは理解を容易にするためモデル的に描いてい
る。したがって、図面において物理的な厚みあるいは形
状は実際の表示パネルとは必ずしも一致しない。また、
説明に不要な箇所は省略している。

【００４１】図１は本発明の表示パネルの断面図であ
る。対向基板１１およびアレイ基板１２はガラス基板で
あり、厚みは１．１ｍｍ、また、前記ガラス基板の屈折
率ｎは１．５２である。アレイ基板１２上にＩＴＯから
なる画素電極１５、および画素電極１５に信号を印加す
るスイッチング素子としてのＴＦＴ１４、および各種信
号線（図示せず）等が形成されている。スイッチング素
子としては、前記ＴＦＴの他、リングダイオード、ＭＩ
Ｍ等の２端子素子、あるいはバリキャップ、サイリスタ
素子等でもよい。

【００４２】なお、本明細書中あるいは請求項におい
て、基板（例えば、各基板１１、１２、２１４、２１
５）とは、ガラス基板に限定するものではない。例え
ば、アクリル、ポリカーボネートなどの樹脂からなる板
でもよい。また、前記樹脂などからなるフィルムあるい
はシートでもよい。

【００４３】ＴＦＴ１４には遮光膜１８が形成されてい
る。遮光膜１８は主として、液晶層１７で散乱した光が
ＴＦＴ１４の半導体層に入射することを防止する。光が
半導体層に入射すると、ＴＦＴがオフ状態とならない、
あるいはＴＦＴのオフ抵抗が低下するホトコンダクタ現
象（以後、ホトコンと呼ぶ）が発生する。遮光膜の形成
材料としては、アクリル樹脂にカーボンを分散させたも
のが例示される。また、各種原色顔料（赤、緑、青、シ
アン、マゼンダ、イエローの色素）を最適に混合したも
の、ＴＦＴ上にＳｉＯ₂などで絶縁薄膜を形成し、前記
絶縁薄膜上に遮光膜としての金属薄膜をパターニングし
て形成する方法も例示される。また、アモルファスシリ
コンを厚く蒸着し遮光膜とする方法もある。また、ＴＦ
Ｔ１４はゲートの下に半導体層を形成するスタッガ構造
を採用することが好ましい。

【００４４】なお、ＰＤ表示パネルでは、ＴＦＴはホト
コンが発生しにくいようにポリシリコン技術で形成する
ことが好ましい。ポリシリコン技術とは通常のＩＣを作
製する半導体技術である高温ポリシリコン技術、また近
年開発が盛んなアモルファスシリコン膜を形成し、前記
膜を結晶化させる低温ポリシリコン技術を含む。特に、
ドライブ回路を内蔵出来、かつ、低価格でパネルを製造
できる可能性のある低温ポリシリコン技術でＴＦＴを形
成することが好ましい。前記技術で形成したＴＦＴはホ
トコンダクタ現象の発生がアモルファスシリコン技術で
形成したＴＦＴに比較して格段に発生しにくい。そのた
め、散乱−透過で光変調をおこなう高分子分散液晶表示
パネルに最適である。

【００４５】遮光膜１８を樹脂で形成する場合におい
て、樹脂に含有させる光吸収材料としては電気絶縁性が
高く、液晶層１７に悪影響を与えない材料であれば何で
もよい。例えば、黒色の色素あるいは顔料を樹脂中に分
散したものを用いても良いし、カラーフィルターの様
に、ゼラチンやカゼインを黒色の酸性染料で染色しても
よい。黒色色素の例としては、単一で黒色となるフルオ
ラン系色素を発色させて用いることもでき、緑色系色素
と赤色系色素とを混合した配色ブラックを用いることも
できる。

【００４６】以上の材料はすべて黒色の材料であるが、
本発明の表示パネルを投射型表示装置のライトバルブと
して用いる場合はこれに限定されるものではない。投射
型表示装置は３枚の表示パネルでＲ、Ｇ、Ｂの３色の光
をそれぞれ変調するものである。Ｒ光を変調する表示パ
ネルの遮光膜１８としてはＲ光を吸収させれば良い。つ
まり特定波長を吸収できるように、例えば、カラーフィ
ルタ用の光吸収材料を望ましい光吸収特性が得られるよ
うに改良して用いれば良い。基本的には前記した黒色吸
収材料と同様に、色素を用いて天然樹脂を染色したり、
色素を合成樹脂中に分散した材料を用いることができ
る。色素の選択の範囲は黒色色素よりもむしろ幅広く、
アゾ染料、アントラキノン染料、フタロシアニン染料、
トリフェニルメタン染料などから適切な１種、もしくは
それらのうち２種類以上の組み合わせでも良い。また、
光吸収膜の不純物の対策としては、色素（顔料）中のア
ルカリ金属を取り除くことにより対策できる。

【００４７】黒色色素は液晶層１７に悪影響を与える材
料が多い。そのため、使用は好ましくない。そこで、前
述のように特定波長を吸収できる色素を光吸収薄膜の含
有色素として採用することが好ましい。

【００４８】Ｒ光用、Ｂ光用およびＧ光用の３枚の表示
パネルをライトバルブとして用いる投射型表示装置では
採用が容易である。つまり、変調する光の色に対して、
補色の関係にある色素を光吸収薄膜である遮光膜１８中
に含有させればよい。補色の関係とは、例えば、Ｂ光に
対しては黄色である。黄色に着色された光吸収薄膜はＢ
光を吸収する。したがって、Ｂ光を変調する表示パネル
は黄色の遮光膜１８を形成する。

【００４９】遮光膜１８を樹脂で形成すれば、液晶層１
７とアレイ基板１２との密着性がよくなる。高分子分散
液晶層１７は樹脂成分を含有しているためである。液晶
層１７ととくに画素電極１５等を構成するＩＴＯとは剥
離が生じやすい。ＴＦＴ１４等に樹脂からなる遮光膜１
８を形成すれば、前記遮光膜１８が緩衝層となり剥離す
るということがなくなる。この点から、樹脂からなる遮
光膜を採用することが好ましい。

【００５０】対向電極１３と画素電極１５間にはＰＤ液
晶層１７が挟持されている。本発明の表示パネルに用い
る液晶材料としてはネマティック液晶、スメクティック
液晶、コレステリック液晶が好ましく、単一もしくは２
種類以上の液晶性化合物や液晶性化合物以外の物質も含
んだ混合物であってもよい。

【００５１】なお、先に述べた液晶材料のうち、異常光
屈折率ｎ_eと常光屈折率ｎ_oの差の比較的大きいシアノビ
フェニル系のネマティック液晶、または、経時変化に安
定なフッ素系、クロル系のネマティック液晶が好まし
く、中でもクロル系のネマティック液晶が散乱特性も良
好でかつ、経時変化も生じ難く最も好ましい。

【００５２】高分子マトリックス材料としては透明なポ
リマーが好ましく、ポリマーとしては、製造工程の容易
さ、液晶層との分離等の点より光硬化タイプの樹脂を用
いる。具体的な例として紫外線硬化性アクリル系樹脂が
例示され、特に紫外線照射によって重合硬化するアクリ
ルモノマー、アクリルオリゴマーを含有するものが好ま
しい。中でもフッ素基を有する光硬化性アクリル樹脂は
散乱特性が良好な光変調液晶層１７を作製でき、経時変
化も生じ難く好ましい。

【００５３】また、前記液晶材料は、常光屈折率ｎ_oが
１．４９から１．５４のものを用いることがこのまし
く、中でも、常光屈折率ｎ_oが１．５０から１．５３の
ものを用いることがこのましい。また、屈折率差△ｎが
０．１５以上のものを用いることが好ましい。ｎ_o、△
ｎが大きくなると耐熱、耐光性が悪くなる。ｎ_o、△ｎ
が小さければ耐熱、耐光性はよくなるが、散乱特性が低
くなり、表示コントラストが十分でなくなる。

【００５４】以上のことから、光変調液晶層１７の構成
材料として、常光屈折率ｎ_oが１．５０から１．５３、
かつ、△ｎが０．１５以上０．３０以下のクロル系のネ
マティック液晶を用い、樹脂材料としてフッ素基を有す
る光硬化性アクリル樹脂を採用することが好ましい。

【００５５】このような高分子形成モノマーとしては、
２−エチルヘキシルアクリレート、２−ヒドロキシエチ
ルアクリレート、ネオペンチルグリコールドアクリレー
ト、ヘキサンジオールジアクリレート、ジエチレングリ
コールジアクリレート、トリプロピレングリコールジア
クリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、
トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリ
スリトールアクリレート等々である。

【００５６】オリゴマーもしくはプレポリマーとして
は、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレー
ト、ポリウレタンアクリレート等が挙げられる。

【００５７】また、重合を速やかに行なう為に重合開始
剤を用いても良く、この例として、２−ヒドロキシ−２
−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン（メルク社
製「ダロキュア１１７３」）、１−（４−イソプロピル
フェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１
−オン（メルク社製「ダロキュア１１１６」）、１−ビ
ドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（チバガイギー
社製「イルガキュア１８４」）、ベンジルメチルケター
ル（チバガイギー社製「イルガキュア６５１」）等が挙
げられる。その他に任意成分として連鎖移動剤、光増感
剤、染料、架橋剤等を適宜併用することができる。

【００５８】なお、樹脂材料が硬化した時の屈折率ｎ_p
と、液晶の常光屈折率ｎ_oとは略一致するようにする。
液晶層に電界が印加された時に液晶分子が一方向に配向
し、液晶層の屈折率がｎ_oとなる。したがって、樹脂の
屈折率ｎ_pと一致し、液晶層は光透過状態となる。屈折
率ｎ_pとｎ_oとの差異が大きいと液晶層に電圧を印加して
も完全に液晶層が透明状態とならず、表示輝度は低下す
る。屈折率ｎ_pとｎ_oとの屈折率差は０．１以内が好まし
く、さらには０．０５以内が好ましい。

【００５９】ＰＤ液晶層中の液晶材料の割合はここで規
定していないが、一般には２０重量％〜９０重量％程度
がよく、好ましくは５０重量％〜８５重量％程度がよ
い。２０重量％以下であると液晶滴の量が少なく、散乱
の効果が乏しい。また９０重量％以上となると高分子と
液晶が上下２層に相分離する傾向が強まり、界面の割合
は小さくなり散乱特性は低下する。高分子分散液晶層の
構造は液晶分率によって変わり、だいたい５０重量％以
下では液晶滴は独立したドロップレト状として存在し、
５０重量％以上となると高分子と液晶が互いに入り組ん
だ連続層となる。

【００６０】水滴状液晶の平均粒子径または、ポリマー
ネットワークの平均孔径は、０．５μｍ以上３．０μｍ
以下にすることが好ましい。中でも、０．８μｍ以上２
μｍ以下が好ましい。ＰＤ表示パネルが変調する光が短
波長（例えば、Ｂ光）の場合は小さく、長波長（例え
ば、Ｒ光）の場合は大きくする。水滴状液晶の平均粒子
径もしくはポリマーネットワークの平均孔径が大きい
と、透過状態にする電圧は低くなるが散乱特性は低下す
る。小さいと、散乱特性は向上するが、透過状態にする
電圧は高くなる。

【００６１】本発明の表示パネルに高分子分散液晶を用
いる場合は、青色光を変調する表示パネルの水滴状液晶
の平均粒子径もしくはポリマーネットワークの平均孔径
は、赤色光を変調する表示パネルのそれよりも小さくし
ている。

【００６２】本発明にいう高分子分散液晶とは、液晶が
水滴状に樹脂中に分散されたもの（図３４参照）、樹脂
がスポンジ状（ポリマーネットワーク）となり、そのス
ポンジ状間に液晶が充填されたもの等が該当し、他に特
開平６−２０８１２６号公報、特開平６−２０２０８５
号公報に開示されているような樹脂が層状となっている
のも包含する。また、特公平３−５２８４３号公報のよ
うに液晶がカプセル状の収容媒体に封入されているもの
も含む。さらには、液晶または樹脂中に二色性、多色性
色素を含有されたものも含む。

【００６３】液晶層１７の膜厚は５〜２０μｍの範囲が
好ましく、さらには８〜１５μｍの範囲が好ましい。膜
厚が薄いと散乱特性が悪くコントラストがとれず、逆に
厚いと高電圧駆動を行わなければならなくなり、ゲート
信号線にＴＦＴ１４をオンオフさせる信号を発生するゲ
ートドライブ回路、ソース信号線２１に映像信号を印加
するソースドライブ回路の設計などが困難となる。

【００６４】液晶層１７の膜厚制御としては、黒色のガ
ラスビーズまたは黒色のガラスファイバー、もしくは、
黒色の樹脂ビーズまたは黒色の樹脂ファイバーを用い
る。特に、黒色のガラスビーズまたは黒色のガラスファ
イバーは、非常に光吸収性が高く、かつ、硬質のため液
晶層に散布する個数が少なくてすむので好ましい。

【００６５】以上の説明においてビーズ、ファイバーは
黒色としたが、本発明の表示パネルを投射型表示装置の
ライトバルブとして用いる場合はこれに限定されるもの
ではない。投射型表示装置は３枚の表示パネルでＲ、
Ｇ、Ｂの３色の光をそれぞれ変調するものである。Ｒ光
を変調する表示パネルに用いる黒ビーズ１９などは、Ｒ
光を吸収させれば良い。つまり、変調する光の色に対し
て、補色の関係にある色素を含有した黒ビーズ１９を用
いればよい。

【００６６】液晶層１７は、電圧無印加状態で入射光を
散乱（黒表示）する。透明のビーズを用いると黒表示で
あっても、前記ビーズの箇所から光漏れが生じ、表示コ
ントラストを低下させる。本発明の表示パネルのよう
に、黒色のガラスビーズまたは黒色のガラスファイバー
を用いれば光漏れは生じず、良好な表示コントラストを
実現できる。

【００６７】一方、対向基板１１上にはＩＴＯからなる
対向電極１３が形成され、対向電極１３上に誘電体多層
膜１６が形成されている。誘電体多層膜１６の薄厚は
１．５μｍ以上となるため、誘電体多層膜１６上に対向
電極１３を形成することはあまり好ましくない。これ
は、誘電体多層膜１６のエッジで対向電極１３が電気的
に切断されるからである。誘電体多層膜１６は屈折率が
１．７以下の低屈折率の誘電体薄膜（以後、低屈折薄膜
と呼ぶ）と屈折率が１．８以上の高屈折率の誘電体薄膜
（以後、高屈折薄膜と呼ぶ）を交互かつ多層に積層した
ものである。低屈折薄膜としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ
₂、屈折率ｎ＝１．４６）またはフッ化マグネシウム
（ＭｇＦ₂、屈折率ｎ＝１．３９）が例示される。高屈
折薄膜としては酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂、屈折率ｎ＝
２．０）または酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂、屈折率ｎ
＝２．０５）、酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅、屈折率ｎ＝
１．９５）が例示され、中でも、紫外線光の領域で光吸
収率が小さいＨｆＯ₂およびＳｉＯ₂を用いることが好ま
しい。ＺｒＯ₂は紫外線光の透過率がＨｆＯ₂に比較して
多少劣り、また、ＭｇＯ₂はクラックなどが生じること
がある。ＳｉＯ₂とＨｆＯ₂の多層構成はクラック等も生
じにくく、紫外線透過率も良好である。

【００６８】低屈折薄膜あるいは高屈折薄膜の一層あた
りの物理的膜厚ｄは、およそｄ＝λ／（４・ｎ）（ただ
し、λは設計主波長ｎｍ）で示される。設計主波長とは
誘電体多層薄膜がＲ光を反射するように設計する場合は
λ＝６２０ｎｍ、Ｇ光を反射するように設計する場合は
λ＝５４０ｎｍ、Ｂ光を反射するように設計する場合は
λ＝４６０ｎｍ程度とする。なお、前記λは表示パネル
が変調する光の波長、光の波長に対する強度分布に対応
して定める。

【００６９】実際に設計を行なう場合には、特定波長に
急激な透過帯域が生じたり、反射帯域が生じたりするた
め各層の光学的膜厚を調整する必要がある。誘電体多層
膜１６の設計の一例を以下の（表１）、（表２）、（表
３）に示し、また、その特性図を図３５、図３６および
図３７に示す。

【００７０】

【表１】

【００７１】

【表２】

【００７２】

【表３】

【００７３】なお、各表においてＩＴＯとは対向電極１
３のことである。ＩＴＯの屈折率ｎは２．０としてい
る。ＩＴＯ薄膜（対向電極）１３は表示パネルに入射す
る光の波長に対応してその膜厚を最適に形成する。一例
としてＩＴＯ薄膜（対向電極）１３の光学的膜厚（ｄ・
ｎ）は略λ／２とする。略λ／２の倍数とすれば特定波
長に対する光の反射率が低下する。また、液晶層１７の
屈折率は１．５としている。これは液晶材料により変化
するが、ほとんどの場合は１．５から１．６の範囲であ
り、その屈折率の変化は誘電体多層薄膜の設計にあまり
影響を与えない。

【００７４】また、各表において層数は２４層（ＩＴＯ
薄膜１３を除くと２３層）としているが、これに限定さ
れるものではない。さらに積層してもよいし、逆に少な
くとも良い。少ない場合は特定可視光の反射率が低下す
る。多く積層すれば特定可視光はほぼ１００％反射す
る。これは、積層の製造コストと求める特性により決定
すべきである。

【００７５】また、（表１）から（表３）のうち任意の
２つを組み合わせれば（積層すれば）、２つの波長の光
を反射できるようになる。例えば、（表１）と（表２）
の２つを積層させればＢ光およびＧ光を反射する誘電体
多層膜１６を構成できる。また、（表１）から（表３）
のすべてを積層すればＲ、Ｇ、Ｂ光のすべてを反射する
誘電体多層膜１６を構成できる。

【００７６】また、表示パネルで変調する光の波長に応
じてＩＴＯ薄膜１３の膜厚を変化させている点も重要で
ある。ただし、これに限定するものではない。光学設計
で他の膜厚にすることも可能だからである。ＩＴＯ薄膜
とＨｆＯ₂の屈折率はともに２．０であるから各表のＩ
ＴＯ薄膜の物理的膜厚を薄くして、薄くした分だけＨｆ
Ｏ₂で補い、規定の膜厚のＩＴＯ薄膜の物理的膜厚とし
てもよい。

【００７７】表示パネルの誘電体多層膜１６がＢ光を反
射する場合の設計例を（表１）に示す。その特性図を図
３５に示す。誘電体多層膜１６は紫外線領域の光を透過
し、Ｂ光を反射する。同様にＧ光を反射する場合の設計
例を（表２）に示し、その特性図を図３６に示す。さら
に、Ｒ光を反射する場合の設計例を（表３）に示し、そ
の特性図を図３７に示す。

【００７８】各誘電体多層膜１６は混合溶液のＵＶ樹脂
を硬化させる時は、紫外線を透過する。表示パネルをラ
イトバルブとして用いているときは、特定可視光を反射
するため、ＢＭ３８１として機能する。

【００７９】なお、誘電体多層膜１６は紫外線光を透過
し、可視光を反射するとしたが、これに限定されるべき
ではない。ポリマー３３２が可視光硬化タイプの場合は
特定可視光を透過し、表示パネルが変調する波長の光を
反射させればよい。例えば、表示パネルがＲ光を変調す
る場合、誘電体多層膜１６はＢ光を透過しポリマー３３
２を硬化させ、Ｒ光を反射しＢＭとして機能させればよ
い。例えば、図３７の特性のものを誘電体多層膜１６と
して用いればよい。以上のことは以下の本発明の実施例
においても同様である。

【００８０】２３層を積層したときの誘電体多層膜１６
の膜厚はＢ光を反射する場合で、１．５μｍ程度、Ｒ光
を反射する場合で、２．０μｍ強となる。ＰＤ液晶はラ
ビング処理の必要がないから、誘電体多層膜１６の形成
により凹凸が生じても問題とならない。このように膜厚
のある誘電体多層膜を形成できるのは、ＰＤ表示パネル
ならではの特徴である。

【００８１】誘電体多層膜１６で可視光の全帯域（白色
光）を反射させようとすると、設計主波長λを２種類用
いなければならない。例えば、第１の波長λ₁を５００
ｎｍ、第２の波長λ₂を６００ｎｍにする。まず、第１
の波長λ₁で、物理的膜厚を求め第１の誘電体多層膜を
ＩＴＯ薄膜（対向電極）１３上に形成し、さらにその上
に第２の波長λ₂で物理的膜厚を求め、第２の誘電体多
層膜を積層する。以上のように形成すれば、可視光全域
の光を反射し、かつ、紫外線領域の光を透過する誘電体
多層膜１６を作製できる。誘電体多層膜の膜厚は先の実
施例の２倍の３μｍ程度となる。

【００８２】誘電体多層膜１６はＴＦＴ１４、ゲートお
よびソース信号線の上層に形成されている。前記誘電体
多層膜は従来のＴＮ表示パネルのＢＭ３８１と同一位
置、同一形状と考えて大差ない。つまり、画素電極、画
素形状に対応して形成される。パターニングは一例とし
て、ＳｉＯ₂、ＨｆＯ₂はフッ化水素酸等で、ＺｒＯ₂は
硫酸、フッ化水素酸等で、ＭｇＦ₂は硝酸等でエッチン
グできる。エッチング条件などは誘電体多層膜の常着条
件によってかなり変化するので試験を行いながら、条件
だしをおこなう必要がある。なお、ドライエッチング技
術を用いてパターニングを行なってもよい。

【００８３】誘電体多層膜１６は紫外線光の光を透過す
る。この透過するとは対向基板１１に入射した光のほと
んどが液晶層１７に到達するという意味でない。紫外線
光はガラスの対向基板１１でも吸収されるし、対向電極
１３のＩＴＯもかなり吸収する。入射した紫外線光の一
部が液晶層１７に達し、ＵＶ樹脂の硬化を開始させる光
透過量があるという意味である。

【００８４】Ｃｒなどの薄膜は１０００オングストロー
ム以上の膜厚があると全く光を透過しない。それに比較
すれば誘電体多層膜１６は紫外線光を十分透過する。ガ
ラスの対向基板１１と対向電極１３を透過し液晶層１７
に到達する紫外線の光量と、ガラスの対向基板１１と対
向電極１３と誘電体多層膜１６を透過し液晶層１７に到
達する紫外線の光量は差異がある。しかし、ＵＶ樹脂を
硬化できることには異論がない。

【００８５】以上のように誘電体多層膜１６は紫外線光
を透過するから、すべての液晶層１７の混合溶液のＵＶ
樹脂を硬化できる。したがって、本発明の表示パネルは
経時変化がおきにくく、安定性が良好である。また、可
視光を反射するから、ＢＭの機能も有する。

【００８６】誘電体多層膜１６が一定膜厚以上あると、
電圧降下を生じさせ不要な電界分布により画素電極１５
の周辺部からの光もれを防止する効果がある。以下、こ
の効果について図２を参照しながら、説明をする。

【００８７】液晶の比誘電率εは１５から３０程度であ
る。それに比較して、誘電体多層膜１６の比誘電率は小
さい。例えば、ＳｉＯ₂の比誘電率は４程度である。

【００８８】図２に示すように、電圧が印加された部分
間には電気力線２２が生じる。例えば、ソース信号線２
１と画素電極１５間、ソース信号線２１と対向電極１３
間にである。液晶分子２３は電気力線２２に沿って配向
する。液晶分子２３がアレイ基板１２に対して垂直に配
向すると、図２４に示すように液晶分子２３の屈折率と
ポリマー３３２の屈折率が一致し、光透過状態となる。
図２（ａ）の電気力線２２ｂに沿って液晶分子２３が配
向すると、画素電極１５周辺部が光透過状態となり、画
素電極１５周辺部から光もれが発生する。これは表示パ
ネルの表示コントラストを低下させる。

【００８９】図２（ｂ）に示すように、誘電体多層膜１
６が形成されていると、液晶層１７中のソース信号線２
１と対向電極１３間の電気力線数は少なく（電界強度は
弱く）なる。液晶の立ちあがり電圧以下では液晶分子２
３は配向しないから、ソース信号線２１上の液晶層１７
は常時散乱状態となる。ソース信号線２１上の液晶層１
７に電圧が印加されにくくなるのは誘電体多層膜１６で
の電圧降下が大きいからである。誘電体多層膜１６の膜
厚は１．５μｍ以上、液晶層１７の膜厚は１０μｍ強で
ある。誘電体多層膜１６の比誘電率は液晶層１７の比誘
電率と比較してかなり小さいから、液晶層１７に印加さ
れる電圧は低くなる。

【００９０】誘電体多層膜１６を十分厚く、かつ幅広く
形成すればアレイ基板１２に対して垂直に配向する液晶
分子２３はなくなる、あるいはわずかとなり、画素電極
１５周辺部からの光もれは発生しにくくなる。光もれを
防止するという効果からは、誘電体多層膜１６の膜厚は
厚い方がよい。また、厚くなれば特定可視光を良好に反
射するようになる。光もれの効果も考慮して、誘電体多
層膜１６の形成位置および層数を決定すべきである。

【００９１】図１に示す実施例では誘電体多層膜１６は
対向電極１３上に形成したが、図３に示すようにアレイ
基板１２上に形成してもよい。図３に示すように誘電体
多層膜１６は、隣接した画素電極１５間にまたがるよう
に形成をする。この場合、画素電極１５とソース信号線
２１間からの光もれを防止するためには、誘電体多層膜
１６は入射光を反射する光学的性質をもたせるように設
計すればよい。例えば、表示パネルがＲ光を変調するも
のである場合は、Ｒ光を反射し、アレイ基板１２より出
射しないようにする。

【００９２】誘電体多層膜１６は紫外線光を透過させる
性質をもたせる必要はない。なぜならば、対向電極１３
面には紫外線光の遮光物は何も形成されていないからで
ある。なお、図２（ｂ）で説明したように、誘電体多層
膜１６に電圧降下の機能があることも同様である。例え
ば、図４に示すようにである。液晶層１７におよぶ電気
力線２２を少なくする効果は図２のように対向電極１３
上に形成した場合よりも効果が高い。直接、誘電体多層
膜１６ａがソース信号線２１上に形成され、ソース信号
線２１からの電界をシールドするからである。

【００９３】先の実施例は誘電体多層膜１６により、ソ
ース信号線などからの電界をシールドする構成であっ
た。しかし、誘電体多層膜１６を他の材料に置き換えて
もシールド効果を実現できる。他の材料とは、液晶層１
７の液晶の比誘電率よりも小さい材料（低誘電体材料）
である。例えば、ＳｉＯ₂、ＳｉＮｘなどの無機材料、
液晶層１７のポリマー３３２、レジスト、ポリビニール
アルコール（ＰＶＡ）などの有機材料などが例示され
る。その実施例としては図３、図６、図１３において誘
電体多層膜１６ａを前記低誘電体材料で構成すればよ
い。

【００９４】図４において、低誘電体材料（誘電体多層
膜）１６ａの比誘電体率をε２、液晶層１７の比誘電体
率をε１、液晶層１７の膜厚をｄ１、低誘電体材料（誘
電体多層膜）１６ａの膜厚をｄ２とし、対向電極１３と
ソース信号線２１間に印加される電圧をＶとすると、液
晶層１７の膜厚ｄ１に印加される電圧Ｖは、以下の（数
１）で表される。

【００９５】（数１）Ｅ＝（ε２ｄ１Ｖ）／（ε１ｄ２＋ε２ｄ１）液晶層１７の膜厚ｄ１に印加される電圧Ｅが、液晶の立
ち上がり電圧（液晶が電圧により配向し、液晶層の透過
率が変化しはじめる電圧）以下となるように、低誘電体
材料１６ａの膜厚を設定すれば光漏れが生じることはな
くなり最も好ましい。しかし、実用上は多少液晶が配向
しても差し支えない場合が多い。一般的に液晶層１７が
完全に透過状態となったときを１００％として３０％の
透過量であれば許容できる。つまり、液晶層１７に印加
される電圧Ｅが透過率３０％以下となるように低誘電体
材料１６ａの膜厚を規定する。

【００９６】（数１）に関する事項は、後に説明する図
６、図１３の誘電体多層膜１６ａの膜厚、図８、図１４
に示す信号線上に形成されたカラーフィルタ７１の膜
厚、図３９（ｂ）に示す低誘電体柱（３９１ａ＋３９１
ｂ）の高さの設定にも適用できる。

【００９７】誘電体多層膜１６はＢＭとして機能させる
ことにより画素電極１５周辺からの光抜けを防止すると
いう技術的効果がある。この効果は、低誘電体材料でソ
ース信号線２１などをシールドすることでも達成でき
る。つまり、誘電体多層膜１６はＢＭとして機能させる
のと、低誘電体材料でソース信号線２１などをシールド
するのとは、液晶表示パネルという技術分野が同一で、
かつ、解決する技術的課題が同一である。

【００９８】前記低誘電体材料の内、有機材料を用いる
ことが好ましく、中でも、ポリマー３３２などに用いる
感光性の樹脂を用いることが好ましい。例えば、紫外線
硬化性アクリル樹脂が例示される。これらの樹脂は、液
晶層１７との密着性を良好にするため、液晶層とアレイ
基板１２との剥離などが発生しにくくする効果がある。
また、比較的厚く構成できる。樹脂の感光、現像プロセ
スにより低誘電体膜を短時間かつ低コストで容易に形成
できるからである。当然のことながら、低誘電体膜（誘
電体多層膜）１６ａの膜厚が厚いほどシールド効果、横
電界防止の効果は高くなる。

【００９９】なお、低誘電体膜（誘電体多層膜）１６ａ
に限定するものではない。例えば、図３８、図３９に示
すように低誘電体柱３９１としてもよい。図３８は透過
型の表示パネルに適用した例、図３９（ａ）は反射型の
表示パネルに適用した例である。

【０１００】前記低誘電体柱３９１は対向基板１１側に
形成することが好ましい。対向基板１１側は対向電極１
３以外は形成されておらず、基板面に平滑性があり、か
つ、ＴＦＴ１４などの静電気による破壊などが生じるお
それがないからである。

【０１０１】なお、低誘電体柱３９１は、柱状に形成す
ることに限定されない。例えば、図３９（ｂ）に示すよ
うに、アレイ基板１２に低誘電体柱３９１ｂを形成し、
対向基板１１に低誘電体柱３９１ａを形成してもよい。

【０１０２】低誘電体柱３９１のように柱状に形成すれ
ば、前記低誘電体柱で液晶層１７の膜厚を一定に保つこ
とができる。したがって、黒ビーズ１９の散布が必要で
ない。そのため、表示パネルの製造工程が簡略化され
る。また、画素電極１５上に黒ビーズ１９などの障害物
がなくなるため、良好な画像表示を実現できる。

【０１０３】このように低誘電体柱３９１、低誘電体膜
１６ａを容易に形成できるのは、ＰＤ表示パネルは、Ｔ
Ｎ表示パネルのようにラビングという配向処理が不要な
ためである。低誘電体柱３９１、低誘電体膜１６ａが形
成されていればラビングという配向処理は不可能であ
る。低誘電体柱３９１または低誘電体膜にラビング布が
引っかかってうまく対向基板１１、アレイ基板１２面を
こすれないためである。

【０１０４】図３８等に示すように、ソース信号線２１
から発生する電気力線をシールドすれば、画素電極１５
周辺部の光抜けを低減できる。ソース信号線２１と画素
電極１５間の電磁結合を防止できるからである。

【０１０５】低誘電体膜および低誘電体柱３９１は、着
色してもよい。着色すれば、液晶層１７内で乱反射する
光を吸収でき画像品位は向上する。遮光膜１８でも説明
したように、例えば、黒色の色素あるいは顔料を樹脂中
に分散したものを用いても良いし、カラーフィルタの様
に、ゼラチンやカゼインを黒色の酸性染料で染色しても
よい。黒色色素の例としては、単一で黒色となるフルオ
ラン系色素を発色させて用いることもでき、緑色系色素
と赤色系色素とを混合した配色ブラックを用いることも
できる。

【０１０６】以上の材料はすべて黒色の材料であるが、
本発明の表示パネルを投射型表示装置のライトバルブと
して用いる場合はこれに限定されるものではなく、Ｒ光
を変調する表示パネルの低誘電体柱３９１としてはＲ光
を吸収させれば良い。したがって、色素を用いて天然樹
脂を染色したり、色素を合成樹脂中に分散した材料を用
いることができる。例えば、アゾ染料、アントラキノン
染料、フタロシアニン染料、トリフェニルメタン染料な
どから適切な１種、もしくはそれらのうち２種類以上を
組み合わせればよい。

【０１０７】また、低誘電体柱３９１上にＢＭ３８１を
形成する構成も考えられる。この場合、図３８に示すよ
うに、低誘電体柱３９１と対向電極１３間にＢＭ３８１
を形成する。このように構成することにより、画素電極
１５周辺からの光抜けは全くなくなる。

【０１０８】図１および図２の表示パネルは画素電極１
５がＩＴＯで形成された光透過型の表示パネルを想定し
ているが、これに限るものではなく、例えば、画素電極
１５が金属で形成された反射型の表示パネルにも適用で
きる。誘電体多層膜１６の設計は（表１）、（表２）、
（表３）の場合と異なる。なぜならばＩＴＯ薄膜（対向
電極）１３がないからである。しかし、設計手法は誘電
体多層膜１６と同様に行えばよく、その実現性に困難性
はない。

【０１０９】画素電極周辺部の光もれをさらに防止する
には、図５（ｂ）に示すように画素電極１５の周辺部に
遮光膜５１を形成すればよい。なお、図５（ａ）は対向
基板１１等をとりのぞいたときのアレイ基板１２の平面
図、図５（ｂ）は表示パネルの断面図である。遮光膜の
一例としてＣｒからなる金属薄膜が例示され、また、ア
クリル樹脂にカーボン等を分散させたものが例示され
る。また、遮光膜１８と同様の材料を用いてもよい。図
２の電気力線２２ｂにより液晶分子２３が配向し液晶層
１７が透過しても、遮光膜５１により遮光するから画素
周辺部の光ぬけはなくなる。

【０１１０】遮光膜５１はソース信号線２１と画素電極
１５とが近接する位置に形成することが好ましく、さら
に好ましくは図５（ａ）に示すように、ゲート信号線５
２と画素電極１５とが近接する位置にも形成することが
好ましい。これはゲート信号線５２と画素電極１５間に
も電気力線が発生するためである。他の構成および効果
等は図１と同様であり説明を省略する。

【０１１１】なお、図６に示すようにアレイ基板１２に
誘電体多層膜１６ａを、対向基板１１に誘電体多層膜１
６ｂを形成してもよい。その際、誘電体多層膜１６ａは
Ｒ光反射、誘電体多層膜１６ｂはＧ光反射というふうに
してもよい。両基板１１、１２に誘電体多層膜１６ａ、
１６ｂの凹凸を形成することにより、両基板１１、１２
と液晶層１７との密着性が良好となり、剥離等が低減す
る。また、誘電体多層膜１６が反射する光の帯域が広く
なりＢＭとしての機能も高くすることができる。また、
図６において、１６ａは樹脂などで形成した低誘電体膜
と置き換えてもよい。

【０１１２】１枚の表示パネルでカラー表示を行うに
は、図７に示すように画素電極１５もしくは対向電極１
３上にカラーフィルタ７１を形成すればよい。カラーフ
ィルタの色配置としてはデルタ配置、正方配置等がある
がいずれでもよい。

【０１１３】図８のように、カラーフィルタ７１を画素
電極１５上に形成し、かつソース信号線２１等の信号線
上にも形成すると、図４に示すようにシールドの効果が
発揮される。なぜならば、カラーフィルタ７１は通常樹
脂で形成されているため、比誘電率εは液晶層１７の比
誘電率より小さい。また、カラーフィルタの膜厚は比較
的厚い。そのためソース信号線２１等にカラーフィルタ
を形成すれば電界シールドの効果が発揮されるからであ
る。図８に示すようにカラーフィルタは信号線上に重ね
る。例えば、赤色のカラーフィルタ７１ｃに緑色のカラ
ーフィルタ７１ａをソース信号線２１ａ上に重ねる。好
ましくは、さらに青色、黒色のカラーフィルタを重ね
る。そうすれば、図９に示すように電気力線２２ａ、２
２ｂは非常に弱くなり、前記電気力線に沿って液晶分子
は配向しなくなる。ゆえに、画素電極１５の周辺部から
の光もれは発生しにくくなる。以上の構成を選択すれ
ば、良好な表示コントラストを実現できる。

【０１１４】各カラーフィルタが重なった部分は光を吸
収することからも、画素電極１５周辺部（というよりは
少なくとも２色のカラーフィルタが重なった部分）から
は光もれが発生しなくなる。

【０１１５】カラーフィルタの色はＲ、Ｇ、Ｂの３色も
しくはＲ、Ｇ、Ｂおよび黒等の４色を用いる。しかし、
これに限定するものではなく、イエロー、シアン、マゼ
ンダの３色もしくはイエロー、シアン、マゼンダおよび
黒の４色等でもよい。

【０１１６】また、光変調層はラビング処理が必要でな
い等の観点から、高分子分散液晶を用いることが好まし
いが、これに限定するものではない。例えば、ゲストホ
スト（ゲスト＝色素、ホスト＝液晶）液晶を用いてもよ
い。好ましくは、前記ゲストホスト液晶に黒色の色素を
含有させる。ゲストホスト液晶には相転移型等、いろい
ろなモードのものがある。これらのいずれを用いてもよ
い。一般的にゲストホスト液晶層が透過状態の時、反射
電極等に形成されたカラーフィルタの色が見え、不透過
状態の時、黒色表示となる。

【０１１７】図８は透過型の表示パネルであるが、先の
カラーフィルタを重ねるという技術的思想は図１２等に
示すような反射型の表示パネルにも適用できる。つま
り、反射電極１２１ａおよび１２１ｂにカラーフィルタ
を形成し、反射電極１２１間で前記カラーフィルタを重
ねる。この場合、ソース信号線２１はないからソース信
号線からの電界をシールドするという効果はない。しか
し、反射電極１２１ａと１２１ｂ間で生じる電界（以
後、横電界と呼ぶ）に液晶分子が配向し、液晶層１７が
透過状態（透過状態となると、画素電極間に映像表示と
関係のない表示が表示される）となることを防止でき
る。

【０１１８】以上のようにカラーフィルタを画素電極等
間に形成すれば、画素電極等周辺部の光もれ等を防止で
きる。反射電極１２１間には、少なくとも２色のカラー
フィルタが重ねられる。好ましくは３色または４色のカ
ラーフィルタを重ねる。重ねられた箇所は光を透過しに
くく、もしくは透過しなくなる。したがって、重ねられ
た箇所は遮光膜として機能する。つまり、反射電極１２
１ａと１２１ｂ間から光が絶縁層１２３に侵入すること
を防止できる。侵入した光が、ＴＦＴ１４の半導体層に
入射すると、ＴＦＴ１４にホトコンダクタ現象をひきお
こさせる。カラーフィルタを重ねて遮光膜とすれば前記
ホトコンダクタ現象の発生を防止でき、良好な画素表示
を行なえる。また、カラーフィルタを重ねるだけである
から、コスト増もない。

【０１１９】なお、前述の説明において、反射電極１２
１間あるいは画素電極１５間に２色以上のカラーフィル
タを重ねて遮光膜とするとしたが、これに限定するもの
ではない。例えば、２色のカラーフィルタの色素をあら
かじめ混合したカラーフィルタを作製し、前記混合した
カラーフィルタを前記電極間に形成してもよい。したが
って、２色以上のカラーフィルタを積層するとは、２色
以上の色素を含有するカラーフィルタを一層以上形成す
るという方式または構成をも包含する。

【０１２０】カラーフィルタによる光もれ等の防止とい
う事項は、誘電体多層膜１６により光もれ等という課題
の解決の手段として同一である。もちろん図８に示すよ
うに対向電極１３上に誘電体多層膜１６を形成しておい
てもよいが、前記誘電体多層膜１６がなくとも、“カラ
ーフィルタを重ねる”という構成により光もれ等を防止
できることはいうまでもない。

【０１２１】つまり、誘電体多層膜１６はＢＭとして機
能させるのと、カラーフィルタでソース信号線２１など
をシールドするのとは、液晶表示パネルという技術分野
が同一で、かつ、解決する技術的課題が同一である。

【０１２２】なお、ＩＴＯ薄膜（対向電極）１３は図１
０に示すように誘電体多層膜１６上に形成してもよいこ
とは言うまでもないであろう。

【０１２３】本発明の表示パネルに共通して言えること
であるが、図１１に示すように画素電極１５と対向電極
１３のうち少なくとも一方に絶縁膜１１１を形成するこ
とは有効である。絶縁膜としてはＴＮ液晶表示パネル等
に用いられるポリイミド等の配向膜、ポリビニールアル
コール（ＰＶＡ）等の有機物、ＳｉＯ₂等の無機物が例
示される。好ましくは、密着性等の観点からポリイミド
等の有機物がよい。

【０１２４】高分子分散液晶層１７は比較的、比抵抗が
低い。そのため画素電極１５に印加された電荷を１フィ
ールド（１／３０または１／６０秒）の時間のあいだ完
全に保持できない場合がある。保持できないと液晶層１
７が完全に透明状態とならず、表示輝度が低下する。ポ
リイミド等の有機物からなる薄膜は比抵抗が非常に高
い。したがって、有機物からなる薄膜を電極上に形成す
ることにより電荷の保持率を向上できる。絶縁膜１１１
は液晶層１７を電極が剥離するのを防止する効果もあ
る。それは液晶層１７を構成する材料の約半分近くは樹
脂からなる有機物であるからである。

【０１２５】また、有機物からなる絶縁膜１１１を形成
すれば、液晶層１７のポリマーネットワークの孔径ある
いは水滴状液晶の粒子径がほぼ均一になるという効果も
ある。対向電極１３上に有機残留物がのこっていても絶
縁膜１１１で被覆するためと考えられる。その効果はポ
リイミドよりもＰＶＡの方が良好である。これはポリイ
ミドよりもＰＶＡの方がぬれ性が高いためと考えられ
る。しかし、パネルに各種の絶縁膜１１１を作製し、お
こなった信頼性（耐光性、耐熱性など）試験の結果で
は、ＴＮ液晶の配向膜等に用いるポリイミドが、経時変
化がほとんど発生せず良好である。そのため、ポリイミ
ドを絶縁膜１１１として用いることが好ましい。

【０１２６】なお、有機物で絶縁膜を形成する際、その
膜厚は０．０２μｍ以上０．１μｍ以下の範囲が好まし
く、さらには０．０３μｍ以上０．０８μｍ以下が好ま
しい。また、カラーフィルタ７１を形成する場合は、図
１１（ｂ）に示すように画素電極１５上に形成する。当
然のことながらカラーフィルタ７１は対向電極上に形成
してもよい。また、カラーフィルタ７１が絶縁膜１１１
として機能する場合は、カラーフィルタ７１が形成され
ていない電極上にのみ絶縁膜１１１を形成すればよい。

【０１２７】なお、以上の図３８、図３９に示す低誘電
体柱３９１もしくは低誘電体膜（誘電体多層膜）１６ａ
に関する構成、図８、図１４のカラーフィルタに関する
構成、図１の黒ビーズ１９および誘電体多層膜１６に関
する構成、図５の遮光膜５１に関する構成、図１１の絶
縁膜１１１に関する構成などは本発明の表示パネルおよ
び表示装置において任意に組み合わせて用いられる。こ
の事項は、アクティブマトリックス型表示パネル（反
射、透過型パネル）、単純マトリックス型表示パネルあ
るいは図２１に示すキャラクタ表示パネルのいずれにも
適用される。

【０１２８】表示パネルが反射型の場合は、図１２に示
すように反射電極１２１間に誘電体多層膜１６を形成す
ればよい。この場合の誘電体多層膜１６も図１に示す場
合と同様に紫外線光を透過し、変調する光を反射するＢ
Ｍとしての機能を具備すればよい。誘電体多層膜１６の
構成および効果等は図１と同様であるので説明を省略す
る。

【０１２９】以下、本発明の反射型の表示パネルについ
て少し詳しく説明しておく。ガラス基板（対向基板）１
１の片面には反射防止膜１２４が形成されている。反射
防止膜１２４は図１３に示すように３層の構成あるいは
図１２に示すように２層構成がある。なお、３層の場合
は広い可視光の波長帯域での反射を防止するために用い
られ、これをマルチコートと呼ぶものとする。２層の場
合は特定の可視光の波長帯域での反射を防止するために
用いられ、これをＶコートと呼ぶものとする。マルチコ
ートとＶコートは表示パネルの用途に応じて使い分け
る。通常、Ｖコートは投射型表示装置のライトバルブと
して表示パネルを用いる場合に採用され、マルチコート
は表示パネルを直視型パネルとして用いる時に採用され
る。

【０１３０】マルチコートの場合は酸化アルミニウム
（Ａｌ₂Ｏ₃）を光学的膜厚ｎｄ＝λ／４、ジルコニウム
（ＺｒＯ₂）をｎｄ＝λ／２、フッ化マグネシウム（Ｍ
ｇＦ₂）をｎｄ＝λ／４積層して形成する。通常、λと
して５２０ｎｍもしくはその近傍の値として薄膜は形成
される。Ｖコートの場合は一酸化シリコン（ＳｉＯ）を
光学的膜厚ｎｄ＝λ／４とフッ化マグネシウム（ＭｇＦ
₂）をｎｄ＝λ／４、もしくは酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ
₃）とフッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）をｎｄ＝λ／４積
層して形成する。なお、ＳｉＯは青色側に吸収帯域があ
るため青色光を変調する場合はＹ₂Ｏ₃を用いた方がよ
い。また、物質の安定性からもＹ₂Ｏ₃の方が安定してい
るため好ましい。

【０１３１】ＴＦＴ１４上には絶縁膜１２３を介して反
射電極１２１が形成されている。反射電極１２１とＴＦ
Ｔ１４とは接続部１２２で電気的に接続されている。絶
縁膜１２３の材料としてはポリイミド等を代表とする有
機材料あるいはＳｉＯ₂、ＳｉＮｘなどの無機材料が用
いられる。反射電極１２１は表面をＡｌの薄膜で形成さ
れる。Ｃｒ等を用いて形成してもよいが、反射率がＡｌ
より低く、また硬質のため反射電極１２１周辺部の破れ
などが生じやすい。

【０１３２】図１２等に示す本発明の表示パネルでは、
反射電極１２１の下層にＴＦＴ１４を形成している。つ
まり、反射電極１２１は高分子分散液晶層１７で散乱し
た入射光がＴＦＴ１４の半導体層に入射することを防止
する遮光膜（ＢＭ）の機能と、液晶層１７に電圧を印加
する電極としての機能とを合わせもっている。反射電極
１２１は金属材料で形成され、遮光効果も十分であり、
また、構造も簡単であるため、低コスト化を実現でき
る。

【０１３３】アレイ基板１２にはソース信号線等（図示
せず）が形成されている。反射電極１２１は、前記信号
線から放射される電気力線が液晶層１７に達するのをシ
ールドするという機能もある。したがって、前記ソース
信号線からの電気力線による画像ノイズが発生しない。

【０１３４】反射電極１２１とＴＦＴ１４とは接続部１
２２で電気的に接続をとる。接続をとるためには絶縁膜
１２３の膜厚以上に金属薄膜（反射電極）１２１を蒸着
する必要がある。絶縁膜１２３の膜厚は１μｍ程度であ
る。そのため、接続部１２２に１μｍの段差が生じる。
また、反射電極１２１の膜厚も１μｍとなるため、隣接
した反射電極間には１μｍの谷間が生じる。本発明の表
示パネルは高分子分散液晶を用いているため、ラビング
が必要でないため、前記段差があってもなんら障害はな
く、高い製造歩留で液晶表示パネルを製造できる。

【０１３５】接続部１２２の端子には１μｍの段差が生
じる。また、ＴＦＴ１４の形状が反射電極１２１にパタ
ーニングされ、１μｍ程度の凹凸が生じる。本発明の表
示パネルは高分子分散液晶を用いているため、散乱状態
の変化として光変調を行う。したがって、前記段差およ
びＴＦＴ１４の凹凸による液晶膜厚の１μｍ程度の変化
は、ほとんど光変調に影響を与えない。ＴＮ液晶等のよ
うに旋光特性を光変調に応用する表示パネルでは前記凹
凸は光変調に致命傷となるであろう。また、本発明の表
示膜厚は８μｍ以上と厚いことも液晶層１７の膜厚むら
に対して、よい方向に作用する。

【０１３６】図１２でも明らかなように、図４６に示す
従来のＴＮ表示パネルのように対向電極１３にはＢＭ３
８１を形成していない。本発明の表示パネルは、基本的
には対向電極１３上にはパターニングして形成した構成
物はない。そのため、対向基板１１とアレイ基板１２と
を貼り合わせる工程において、対向基板１１とアレイ基
板１２との位置合わせが不要となり製造が容易となる。
もし、ＢＭ３８１等が形成されておれば前記ＢＭ３８１
を画素電極１５と対向するようにμｍオーダーの位置合
わせが必要となる。

【０１３７】また、ＢＭ３８１が形成されておれば、液
晶層１７に紫外線光を照射して液晶層の樹脂成分と液晶
成分とを相分離させる際、前記ＢＭが紫外線光を遮光
し、ＢＭ下の樹脂が未硬化で残るという問題が発生す
る。前記未硬化の樹脂は表示パネルの安定性を阻害し、
経時変化が大きくなる。このような表示パネルは実用上
採用できない。

【０１３８】さらに、従来の表示パネルの１つであるＴ
Ｎ表示パネルでは、偏光板を用いて、入射光を直線偏光
にする必要がある。したがって、光の半分以上は利用で
きないことになり、光利用率は非常に低い。本発明の表
示パネルは高分子分散液晶を用いているため、偏光板を
用いる必要がないため、光利用率は非常に高くなる。

【０１３９】対向電極１２５は、対向基板１１側から順
に第１の誘電体薄膜、ＩＴＯ薄膜、第２の誘電体薄膜で
構成される３層構成であり、ＩＴＯ薄膜の光学的膜厚は
λ／２、第１の薄膜、および第２の薄膜の光学的膜厚は
それぞれλ／４である。なお、ＩＴＯ薄膜は対向電極と
しても機能する。

【０１４０】第１の薄膜および第２の薄膜の屈折率は
１．６０以上１．８０以下が望ましい。一例としてＳｉ
Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＣｅＦ₃、ＷＯ₃、Ｐｂ
Ｆ₂が例示される。また、中でも、第１の薄膜をＳｉＯ
に、第２の薄膜をＹ₂Ｏ₃にした場合、可視光領域全般に
わたり０．１％以下の極めてすぐれた反射防止効果を実
現できる。

【０１４１】なお、対向電極１２５は、第１および第２
の誘電体薄膜の光学的膜厚をλ／４、ＩＴＯ薄膜の光学
的膜厚をλ／２としたが、第１および第２の誘電体薄膜
の光学的膜厚をλ／４、ＩＴＯ薄膜の光学的膜厚をλ／
４としてもよい。

【０１４２】さらに、反射防止膜の理論で述べれば、Ｎ
を１以上の奇数、Ｍを１以上の整数としたとき、第１お
よび第２の誘電体薄膜の光学的膜厚は（Ｎ・λ）／４、
ＩＴＯ薄膜の光学的膜厚は（Ｎ・λ）／４であればよ
い。もしくは、第１および第２の誘電体薄膜の光学的膜
厚は（Ｎ・λ）／４、ＩＴＯ薄膜の光学的膜厚は（Ｍ・
λ）／２であればよい。

【０１４３】さらには、第１および第２の誘電体薄膜の
うち一方は省略することができる。その場合は、多少反
射防止としての性能は低下するが、実用上は十分である
ことが多い。この場合も、さきの反射防止の理論を適用
する事ができる。

【０１４４】対向電極１２５の形成により液晶層１７に
入射せずに、反射する光を防止できるから、表示コント
ラストを大幅に向上できる。

【０１４５】なお、誘電体多層膜１６は図１３の１６ａ
に示すように反射電極間に形成してもよい。さらには、
誘電体多層膜は低誘電体膜１６ａと置き換えてもよい。
また、図１４に示すように反射電極１２１上にカラーフ
ィルタを形成することにより一枚の表示パネルでカラー
画像を表示できる。

【０１４６】高分子分散液晶分散液晶を用いた表示パネ
ルでは液晶層および対向アレイ基板間で光の乱反射が生
じ、表示コントラストが低いという課題がある。この課
題に対しては図２９のように本発明の表示パネル２８１
に厚い透明基板２８３または凹レンズ２８４を取りつけ
ることにより対処できる。厚い透明基板２８３または凹
レンズ２８４は対向基板１１またはアレイ基板１２の屈
折率と略一致する透明接続剤ではりつける。液晶層１７
で散乱した光は光出射面で反射し、無効面に塗布された
光吸収膜２８５で吸収される。そのため、前記光が再び
液晶層１７にもどり散乱（２次散乱）することがない。
したがって表示コントラストが向上する。以上の記述は
特願平４−１４５２９７号にてさらに詳しく説明されて
いるので参照されたい。

【０１４７】以上に説明した誘電体多層膜を用いて、図
１５の遮光パターン１６４を形成すれば、遮光パターン
下のＵＶ樹脂も硬化できるし、本来の遮光の機能をもた
せることができる。図１６はその実施例である。同図に
おいて、図１６（ａ）は表示パネルにおいてソース信号
線２１の方向（Ｋ−Ｋ’）に平行な断面図、図１６
（ｂ）は表示パネルにおいてソース信号線２１の方向と
は直交する方向（Ｊ−Ｊ’）の断面図であり、表示領域
の外側に誘電体多層膜で遮光パターン１５１が形成され
ている。

【０１４８】表示パネルの製造時において、対向基板１
１とアレイ基板１２間に注入した混合溶液は対向基板１
１側から紫外線光を照射し、紫外線光は誘電体多層膜
（遮光パターン）１５１を透過してＵＶ樹脂を硬化させ
る。また、表示パネル完成後、表示パネルの使用時にお
いては、表示パネルが変調する光が誘電体多層膜（遮光
パターン）１５１に入射すると反射される。したがっ
て、アレイ基板１２側には前記光は出射されない。誘電
体多層膜（遮光パターン）１５１の構成は（表１）から
（表３）で、効果等は図１等で説明したので説明を省略
する。

【０１４９】先の本発明の表示パネルの実施例は、各画
素電極にＴＦＴ等を配置したアクティブマトリックス型
表示パネルに関するものであった。紫外線を透過させ、
可視光を反射させてＢＭとして機能させる誘電体多層膜
１６を、表示パネルに形成するという技術的思想は単純
マトリックス型表示パネルにも適用できる。

【０１５０】図１８は本発明の技術的思想を単純マトリ
ックス型表示パネルに適用した実施例である。電極基板
１７４にはＩＴＯからなるストライプ状電極１７１が形
成されており、一方の電極基板１７５には同じくＩＴＯ
からなるストライプ状電極１７６が形成されている。ス
トライプ状電極１７１と１７６とは直交する様に配置さ
れている。

【０１５１】図１８に示す実施例では誘電体多層膜１７
２は電極基板１７４側のみに形成されている。図１７
（ａ）に示すように前記誘電体多層膜１７２は矩形の開
口部（画素）１７３以外の部分に形成されている。図１
７（ａ）のＣ−Ｃ’における断面図を図１７（ｂ）に、
Ｄ−Ｄ’における断面図を図１７（ｃ）に示す。なお、
誘電体多層膜１７２の機能については（表１）から（表
３）に示すものと同じものを用いる。また、効果、機能
についても図１等で説明をしたのであらためて説明する
必要はないであろう。

【０１５２】単純マトリックス型表示パネルにおいて
も、ストライプ状電極１７１ａと１７１ｂ間に異なった
信号が印加されることから、両電極間に横電界が発生す
る。前記横電界に液晶分子が配向すれば、両電極間が光
透過状態等になる。誘電体多層膜１７２が形成されてお
れば光透過状態等が発生しても、前記誘電体多層膜１７
２はＢＭとして機能するから光もれが発生することがな
い。したがって、良好な画像表示が行なえる。また、誘
電体多層膜１７２の比誘電率εは液晶の比誘電率に比較
して小さい。したがって、図４等の電界シールドの効果
も有する。つまり、誘電体多層膜１７２により横電界の
強度を低減できるものである。

【０１５３】図１８は電極基板１７４側にのみ誘電体多
層膜を形成した構成であったが、図２０に示すように、
電極基板１７５側にも誘電体多層膜を形成してもよい。
その際、図１７（ａ）のようにマトリックス状に形成し
てもよいが、図１９に示すようにストライプ状に形成し
てもよい。図２０は図１９に示すように誘電体多層膜１
７２ａをストライプ状に形成した電極基板を用いて構成
した図面である。なお、ストライプ状に形成するとはス
トライプ状電極１７１ａと１７１ｂとの間にストライプ
状に誘電体多層膜１７２を形成することを言う。

【０１５４】図２０は図１９（ａ）の電極基板を２枚用
い、２枚の電極基板を直交させたものである。電極基板
１７５にはストライプ状電極１７６が形成され、前記ス
トライプ状電極間に誘電体多層膜１７２ｂが形成され
る。前記誘電体多層膜１７２ｂはストライプ状電極１７
６ａと１７６ｂ間の横電界を防止するとともに、ストラ
イプ状電極間から光もれを防止するＢＭとして機能す
る。一方、電極基板１７４にもストライプ状電極１７１
が形成され、前記ストライプ状電極間に誘電体多層膜１
７２ａが形成される。なお、カラーフィルタはストライ
プ状電極１７１と１７６のいずれか一方に形成すればよ
い。また、図８と同様に前記カラーフィルタをストライ
プ状電極間に形成し、かつ、各カラーフィルタを重ねる
ことにより、カラーフィルタを遮光膜として機能させる
ことができることは明らかである。

【０１５５】以上は、テレビ画像等を表示させる表示パ
ネルに関するものであった。その他、固定した図形、数
字等を表示する表示パネル等（以後、図形表示パネルと
呼ぶ）にも本発明の技術的思想を適用できる。

【０１５６】図２１は図形表示パネルの平面図および断
面図である。図２１では“８”という数字を表示する例
を示しているがこれに限定するものではない。例えば、
“ＯＮ”、“ＯＦＦ”の文字等や、”○×”などの図形
であってもよい。図２１（ｂ）は図２１（ａ）のＧ−
Ｇ’線での断面図である。電極基板２１５には金属薄膜
等で形成された反射電極２１７が形成され、その上にカ
ラーフィルタ２１３が形成されている。一方、電極基板
２１４にはＩＴＯからなる透明電極２１６が形成され、
その上に誘電体多層膜２１２が形成されている。両電極
基板間に高分子分散液晶層１７が狭持されている。ただ
し、電極基板２１５において、２１７をカラーフィルタ
として、２１３をＩＴＯとしてもよい。

【０１５７】カラーフィルタ２１３は開口部２１１より
も少なくとも広範囲に反射電極２１７上に形成されてい
る。また、カラーフィルタ２１３が反射する色は誘電体
多層膜２１２が反射する光色と一致させることが好まし
い。つまり、液晶層１７が透明状態（電極２１６と２１
７間に電圧が印加された時）の時、“８”という文字は
みえなくなる。逆に液晶層１７が散乱状態（電極２１６
と２１７間に電圧が印加されていない状態）の時は液晶
層１７は白濁状態となるから、“８”という文字は白色
に浮かびあがってみえる。

【０１５８】なお、誘電体多層膜２１２の構成は（表
１）から（表３）にあげるものが例示され、その効果、
機能等は図１で説明したのと同様であるから、説明を省
略する。また、誘電体多層膜２１２は図２２（ｂ）に示
すように電極基板２１４が空気と接する面に形成しても
よい。

【０１５９】図２３は図２１に示す液晶表示パネル２１
８を用いた表示装置の構成図である。液晶表示パネル２
１８上にはスイッチ２３６が配置されている。前記スイ
ッチ２３６は透明導電シート２３１ａと２３１ｂから構
成され、透明導電シート２３１ａと２３１ｂとが接触す
ることにより両シート間に導通がとれる。導通がとれた
か否かは検出手段２３７で検出される。前記検出手段２
３７はインバータ２３５とＴ型フリップフロップ（Ｔ−
ＦＦ）２３４で構成され、両シート間に導通がとれるご
とにＣ出力の論理レベルは反転をする。つまり、使用者
が透明導電シート２３１ａをおさえるごとにＣ出力の論
理レベルが反転するように構成されている。アナログス
イッチ２３２はＣ出力によりスイッチＳをＯＮ、ＯＦＦ
させる。Ｃ出力がＨレベルの時スイッチＳはＯＮ状態と
なり、Ｌレベルの時ＯＦＦ状態となる。スイッチＳがＯ
Ｎ状態の時、アナログスイッチ２３２からの矩形信号が
液晶表示パネル２１８の透明電極２１６に印加され、液
晶層１７は透明状態となる。液晶層１７が透明状態とな
れば液晶表示パネル２１８の文字はみえなくなる。逆に
液晶層１７が白濁状態であれば文字はみえる。

【０１６０】以上のことから使用者は透明導電シート２
３１ａを押さえることにより液晶表示パネル２１８の文
字等をみえなくしたり、みえる状態にしたりと切りかえ
ることができる。応用展開としては家電機器の電源のＯ
Ｎ、ＯＦＦ表示、電子手帳などのタッチパネル等に用い
ることができる。

【０１６１】その他、本発明の技術的思想は高分子分散
液晶を用いた光書き込み型液晶表示パネル（例えば、特
開平２−９３５１９号公報）等にも用いることができ
る。さらには、高分子分散液晶を用いる液晶表示パネル
に限定することはない。例えば、特定波長の可視光を反
射してＢＭとして機能させる効果はＴＮ表示パネル、Ｓ
ＴＮ表示パネル等にも応用展開できる。例えば、図４６
においてＢＭ３８１を誘電体多層膜１６とすればよい。

【０１６２】以上の説明より明らかなように、本発明の
表示パネルは、第１の基板上または第２の基板上に、誘
電体多層膜１６を形成する。この誘電体多層膜１６は特
定波長の可視光を反射、紫外線を透過できるように構成
することにより、第１の基板と第２の基板間に混合溶液
を狭持後、紫外線光を照射して誘電体多層膜１６下のＵ
Ｖ樹脂も硬化できる。したがって、狭持させたすべての
混合溶液中のＵＶ樹脂を硬化できるため、経時変化がな
く、安定な表示パネルを得ることができる。

【０１６３】また、誘電体多層膜１６は表示パネルに入
射する光を反射するため、従来のＴＮ表示パネルのブラ
ックマトリックスと同じく、遮光機能を合わせもつ。

【０１６４】さらに誘電体多層膜１６は液晶に比較して
比誘電率が低いため、信号線と対向電極間等に発生する
電気力線数を少なくすることができ、画素周辺部の光も
れ等を抑制できる。画素電極の周辺部に遮光膜５１を形
成すれば、さらにその効果は大きくなる。また、カラー
フィルタなどを画素間に重ねて形成することにより、カ
ラーフィルタを遮光膜として作用させることができる。

【０１６５】図３８に示すように、低誘電体柱３９１で
ソース信号線２１から発生する電気力線をシールドすれ
ば、画素電極１５周辺部の光抜けを低減できる。ソース
信号線２１と画素電極１５間の電磁結合を防止できるか
らである。

【０１６６】また、画素電極１５と対向電極１３のうち
少なくとも一方に絶縁膜１１１を形成することは有効で
ある。有機物からなる絶縁膜１１１を電極上に形成する
ことにより電荷の保持率を向上できる。絶縁膜１１１は
液晶層１７と電極とが剥離するのを防止する効果もあ
る。それは液晶層１７を構成する材料の約半分近くは樹
脂からなる有機物であるからである。

【０１６７】また、有機物からなる絶縁膜１１１を形成
すれば、液晶層１７のポリマーネットワークの孔径ある
いは水滴状液晶の粒子径がほぼ均一になるという効果も
ある。また、高分子分散液晶を用いることにより、偏光
板が不要となり、ＴＮ表示パネルに比較して２倍以上の
高輝度表示が実現できる。これは光利用効率を向上でき
ることのみならず、光が熱に変換されることを大幅に減
少でき、加熱によるパネルの性能劣化をひきおこすこと
がなくなる。これは投射型表示装置のように一枚の表示
パネルに入射する光の強さが数万ルクスと大きい場合、
非常に有効である。

【０１６８】以下、図面を参照しながら本発明の投射型
表示装置について説明する。まず、本発明の投射型表示
装置に共通する仕様について記載する。なお、以下の値
あるいは値の範囲は、特に高分子分散液晶を光変調層と
する表示パネルをライトバルブとして用いる投射型表示
装置として重要な事項である。

【０１６９】本発明の投射型表示装置において、光利用
率の向上の観点から、パネル有効表示サイズ（パネルの
表示領域）が小さくなれば、照明光のＦナンバーは大き
くする必要がある。パネル有効表示サイズｄを大きくす
れば、照明光のＦナンバーは小さくでき、結果として明
るい大画面表示を実現できる。しかし、パネル有効表示
サイズが大きくなると投射型表示装置のシステムサイズ
が大きくなり好ましくない。また、パネル有効表示サイ
ズが小さくなればパネルの表示領域に入射する単位面積
あたりの光束が増大し、パネルを加熱して好ましくな
い。

【０１７０】また、発光体輝度をランプ寿命を考慮して
１．２×１０⁸ｎｔと一定とすると、アーク長とランプ
の消費電力はおよそ比例すると考えられる。一例として
アーク長３ｍｍのランプは５０Ｗ、アーク長４ｍｍのラ
ンプは１００Ｗ、アーク長５ｍｍのランプは１５０Ｗ程
度となる。メタルハライドランプの効率は８０ｌｍ／Ｗ
である。５０Ｗのランプの全光束は４０００ｌｍ、１０
０Ｗのランプの全光束は８０００ｌｍ、１５０Ｗのラン
プの全光束は１２０００ｌｍとなる。ランプのアーク長
とランプ消費電力には相関があり、アーク長とＦナンバ
ーとは相関がある。

【０１７１】投射型表示装置において投射画像の画面サ
イズが４０インチ以上で、かつ実用域の視角および画像
の明るさを得るためには３００〜４００ｌｍ以上の光束
が必要である。したがって、ランプの光利用率が４％程
度とすると、１００Ｗ以上のランプを用いなければなら
ない。このことから、表示コントラスト（ＣＲ）を良好
に得るためだけであればアーク長３ｍｍのランプを用い
ることができるが、十分な投射画像の輝度を得るために
は１００Ｗ以上のメタルハライドランプが必要である。

【０１７２】また、パネル有効表示サイズも小さいと十
分な表示輝度を得ることができない。パネル有効表示サ
イズはアーク長を５ｍｍ、照明光の有効Ｆ値を７とする
と、３．５インチ前後の大きさが必要である。アーク長
が５ｍｍ程度、パネル有効表示サイズが２インチ強であ
れば、照明光の有効Ｆ値は５弱となる。この場合、表示
輝度は実用域となるが、良好な表示コントラスト（Ｃ
Ｒ）は望めない。

【０１７３】各種の実験と検討の結果、照明光の有効Ｆ
値が５以上であれば実用域の表示輝度が得られる。しか
し、良好な表示輝度と表示コントラストおよび適正な消
費電力かつランプ寿命を得るためには照明光の有効Ｆ値
（＝投射光の有効Ｆ値）は７前後、ランプのアーク長は
５ｍｍ前後、ランプのＷは１５０Ｗ前後を用いなければ
ならないという結果を得た。

【０１７４】投射レンズのＦナンバーを低下させるとス
クリーンに到達するスクリーン光束は高くなる。それに
ともない、ランプの消費電力も大きくしなければならな
い。また、ランプの長寿命化の観点からランプの消費電
力が大きくなると、アーク輝度を一定と考えると長アー
クになる。当然、表示コントラスト（ＣＲ）はＦナンバ
ーが小さくなると表示コントラストは悪くなる。逆に、
投射光学系のＦナンバーを大きくすると表示コントラス
トは高くなるが、スクリーン光束は小さくなる。

【０１７５】各種の実験と検討の結果、ランプに関して
はアーク長は良好な表示コントラストを得るために３ｍ
ｍ以上６ｍｍ以下でなければならない。また、消費電力
の点から２５０Ｗ以下でなければならない。かつ、スク
リーン輝度を得るために１００Ｗ以上のメタルハライド
ランプを用いなければならない。さらに好ましくは、ス
クリーン輝度および表示コントラストを考慮するとアー
ク長は３ｍｍ以上６ｍｍ以下でなければならない。

【０１７６】パネルの有効表示領域の対角長はシステム
サイズの点から４．５インチ以下でなければならない。
また、光利用効率の点から２インチ以上でなければなら
ない。中でも十分な光集光効率を得、かつコンパクトに
するためには好ましくは３インチ以上４インチ以下にし
なければならない。

【０１７７】投射レンズのＦナンバー、広義には投射光
学系のＦナンバーは、良好なコントラスト（ＣＲ）を得
るために５以上でなければならない。また、十分なスク
リーン輝度を得るために９以下でなければならない。さ
らに前述のランプのアーク長を考慮すればＦナンバーは
６以上８以下でなければならない。

【０１７８】また、照明光の光の広がり角（Ｆナンバ
ー）を投射レンズの集光角（Ｆナンバー）と略一致させ
なければ光利用率は低下する。これは、Ｆナンバーが大
きい方に制約を受けるからである。本発明の投射型表示
装置の照明光のＦナンバーと投射レンズのＦナンバーは
一致させている。

【０１７９】なお、以上の記載において、例えば、ラン
プのアーク長が５ｍｍとは、”実質的に５ｍｍ”である
ことを意味する。実質的に５ｍｍとは、アーク長が８ｍ
ｍであっても、前記アークから放射された光の内、投射
レンズが、アークの中央部の５ｍｍ付近から放射した光
しか集光できなければ、実質的にアーク長は５ｍｍとな
る。同様にＦナンバーとは有効Ｆナンバーを意味する。
たとえ物理的なＦナンバーが４でも、光が投射レンズの
瞳の中央付近しか通過していなければ、当然Ｆナンバー
は４以上である。

【０１８０】図２４は第１の実施例における本発明の投
射型表示装置の構成図である。ただし、説明に不要な構
成要素は省略している。光源２４１は内部に凹面鏡２４
１ｂおよび光発生手段２４１ａとしてのメタルハライド
ランプあるいはキセノンランプを配置している。また、
光の出射側には紫外線（ＵＶ）および赤外線（ＩＲ）を
カットするＵＶＩＲカットフィルタ２４１ｃが配置され
ている。凹面鏡２４１ｂはランプ２４１ａのアーク長に
あわせて適正値に設計する。凹面鏡２４１ｂは楕円面鏡
あるいは放物面鏡を用いる。また、２４２ａはＢ光を反
射させるダイクロイックミラー（ＢＤＭ）、２４２ｂは
Ｇ光を反射させるダイクロイックミラー（ＧＤＭ）、２
４２ｃはＲ光を反射させるダイクロイックミラー（ＲＤ
Ｍ）である。なお、ＢＤＭ２４２ａからＲＤＭ２４２ｃ
の配置は同図の順序に限定するものではない。また、最
後のＲＤＭ２４２ｃは全反射ミラーにおきかえてもよい
ことは言うまでもない。

【０１８１】２４３は本発明の表示パネルである。例え
ば、図１、図３、図５、図１１、図１６、図１７、図３
８の表示パネルなどが該当する。ただし、Ｒ光を変調す
る表示パネル２４３ｃの液晶層１７の膜厚を他のＧおよ
びＢ光を変調する表示パネルの液晶層１７の膜厚に比較
して厚めにして構成する。また、変調する光の波長に応
じて、水滴状液晶の平均粒子径またはポリマーネットワ
ークの平均孔径を変化させている。変調の光の波長が長
くなるほど前記平均粒子径または平均孔径は大きくな
る。これは光が長波長になるほど散乱特性が低下しコン
トラストが低くなる傾向があるからである。また、表示
パネルに誘電体多層膜１６が形成されて表示パネルは、
誘電体多層膜１６で入射光を反射し、ＢＭとして機能す
るように構成している。２４４はレンズ、２４６は投射
レンズ、２４５はしぼりとしてのアパーチャである。な
お、２４４、２４５および２４６で投射光学系を構成し
ている。なお、アパーチャ２４５は、投射型表示装置の
動作を説明上図示したものである。アパーチャ２４５は
投射光学系の集光角を規定するものであるから、投射光
学系の機能に含まれるものとして考えればよい。つまり
投射光学系のＦ値が大きければアパーチャ２４５の穴径
は小さいと考えることができる。高コントラスト表示を
得るためには投射光学系のＦ値は大きいほどよい。しか
し、大きくなると白表示の輝度は低下する。具体的には
アパーチャは用いず、投射光学系の機能にアパーチャの
機能は含まれる。なお、２４７はリレーレンズである。

【０１８２】図４０は図２４をより具体的に表すために
斜視図で図示したものである。ただし、リレーレンズ２
４７などの説明に不要な部品は省略している。また、図
４０に示した投射器４２１を用いた投射型表示装置のキ
ャビネット４２５の構成を図４１に示す。キャビネット
４２５の前側上部に透過型のスクリーン４２４を配置
し、下部後方に投射器４２１を配置し、下部前方に平面
ミラー４２２を配置し、スクリーン４２４の後方に平面
ミラー４２３を配置している。投射距離（投射レンズか
らスクリーン中心までの光路長）を短くし、投射器４２
１を小型にすることにより、キャビネット４２５をコン
パクトにすることができる。

【０１８３】以下、本発明の投射型表示装置の動作につ
いて説明する。なお、Ｒ、Ｇ、Ｂ光のそれぞれの変調系
については、ほぼ同一動作であるのでＢ光の変調系につ
いて例にあげて説明する。

【０１８４】光源２４１から白色光が照射され、この白
色光のＢ光成分はＢＤＭ２４２ａにより反射される。こ
のＢ光は表示パネル２４３ａに入射する。表示パネル２
４３ａは、図３４（ａ）、（ｂ）に示すように画素電極
に印加された信号により入射した光の散乱と透過状態と
を制御し光を変調する。

【０１８５】散乱した光はアパーチャ２４５ａで遮光さ
れ、逆に平行光または所定角度内の光はアパーチャ２４
５ａを通過する。変調された光は投射レンズ２４６ａに
よりスクリーン（図示せず）に拡大投映される。以上の
ようにして、スクリーンには画像のＢ光成分が表示され
る。同様に表示パネル２４３ｂはＧ光成分の光を変調
し、また、表示パネル２４３ｃはＲ光成分の光を変調し
て、スクリーン上にはカラー画像が表示される。

【０１８６】図２４は３つの投射レンズ２４６によりス
クリーンに拡大投映する方式であるが、一つの投射レン
ズで拡大投映する方式もある。その構成図を図２５に示
す。表示パネル２５４は前述の本発明の表示パネルを用
いる。

【０１８７】ここでは説明を容易にするため、２５４Ｇ
をＧ光の映像を表示する表示パネル、２５４ＲをＲ光の
映像を表示する表示パネル、２５４ＢをＢ光の映像を表
示する表示パネルとする。したがって、各ダイクロイッ
クミラーを透過および反射する波長は、ダイクロイック
ミラー２５２ａはＲ光を反射し、Ｇ光とＢ光を透過す
る。ダイクロイックミラー２５２ｃはＧ光を反射し、Ｒ
光を透過させる。ダイクロイックミラー２５２ｂはＢ光
を透過し、Ｇ光を反射させ、また、ダイクロイックミラ
ー２５２ｄはＢ光を反射させ、Ｇ光およびＲ光を透過す
る。

【０１８８】メタルハライドランプ２４１ａから出射さ
れた光は全反射ミラー２５１ａにより反射され、光の方
向を変化させられる。次に前記光はＵＶＩＲカットフィ
ルタ２４１ｃにより紫外線領域および赤外線領域の波長
の光がカットされる。紫外線および赤外線をカットされ
た光はダイクロイックミラー２５２ａ、２５２ｂにより
Ｒ・Ｇ・Ｂ光の３原色の光路に分離され、Ｒ光はフィー
ルドレンズ２５３Ｒに、Ｇ光はフィールドレンズ２５３
Ｇに、Ｂ光はフィールドレンズ２５３Ｂに入射する。各
フィールドレンズ２５３は各光を集光し、表示パネル２
５４はそれぞれ映像信号に対応して液晶の配向を変化さ
せ、光を変調する。このように変調されたＲ・Ｇ・Ｂ光
はダイクロイックミラー２５２ｃ、２５２ｄにより合成
され、投射レンズ２５５によりスクリーン（図示せず）
に拡大投映される。

【０１８９】なお、図２４、図２５に示す投射型表示装
置において図１８、図２０で説明した単純マトリックス
型表示パネルも、ライトバルブとして採用できることは
言うまでもない。また、図２５に示す構成を投射器４２
１としてキャビネット４２５に配置すれば図４１に示す
リア型の投射型表示装置を構成できる。

【０１９０】以下、図１２などに示す反射型の表示パネ
ルをライトバルブとして用いる本発明の投射型表示装置
の構成について説明する。図２６は図１２等に示した本
発明の反射型の表示パネル２６４をライトバルブとして
用いた投射型表示装置の一実施例の構成図である。光源
２４１はランプ２４１ａ、凹面鏡２４１ｂ、ＵＶＩＲカ
ットフィルタ２４１ｃで構成される。ランプ２４１ａは
メタルハライドランプであり、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色の色
成分を含む光を出射する。凹面鏡２４１ｂはガラス製
で、反射面に可視光を反射し赤外光を透過させる多層膜
を蒸着したものである。ＵＶＩＲカットフィルタ２４１
ｃはガラス基板の上に可視光を透過し赤外光と紫外光を
反射する多層膜を蒸着したものである。ランプ２４１ａ
からの放射光に含まれる可視光は、凹面鏡２４１ｂの反
射面により反射する。凹面鏡２４１ｂから出射する反射
光は、ＵＶＩＲカットフィルタ２４１ｃにより赤外線と
紫外線とが除去されて出射する。

【０１９１】投射レンズ２６１は表示パネル側の第１レ
ンズ群２６１ｂとスクリーン側の第２レンズ群２６１ａ
とで構成され、第１レンズ群２６１ａと第２レンズ群２
６１ｂとの間には平面ミラー２６２が配置されている。
表示パネル２６４の画面中心にある画素から出射する散
乱光は、第１レンズ群２６１ｂを透過した後、約半分が
平面ミラー２６２に入射し、残りが平面ミラー２６２に
入射せずに第２レンズ群２６１ａに入射する。平面ミラ
ー２６２の反射面の法線は投射レンズ２６１の光軸２６
５に対して４５°傾いている。光源２４１からの光は平
面ミラー２６２で反射されて第１レンズ群２６１ｂを透
過し、表示パネル２６４に入射する。表示パネル２６４
からの反射光は、第１レンズ群２６１ｂ、第２レンズ群
２６１ａの順に透過してスクリーンに到達する。投射レ
ンズ２６１の絞りの中心から出て表示パネル２６４に向
かう光線は、液晶層１７にほぼ垂直に入射するように、
つまりテレセントリックとしている。

【０１９２】ここでは説明を容易にするために、２６４
ａをＲ光を変調する表示パネル、２６４ｃをＢ光を変調
する表示パネル、２６４ｂをＧ光を変調する表示パネル
であるとして説明する。

【０１９３】図２６において２６３はダイクロイックミ
ラーであるが、これは色合成系と色分離系を兼用してい
る。光源からの出射された白色光は平面ミラー２６２に
よりおりまげられ、投射レンズ２６１の第１群２６１ｂ
に入射する。この際、ＵＶＩＲカットフィルタ２４１ｃ
により不要なＢ光およびＲ光はカットされる。ＵＶＩＲ
カットフィルタ２４１ｃの帯域は半値の値で４３０ｎｍ
〜６９０ｎｍである。以後、光の帯域を記述する際は半
値で表現する。ダイクロイックミラー２６３ａはＧ光を
反射し、Ｒ光およびＢ光を透過させる。Ｇ光はダイクロ
イックミラー２６３ｃで帯域制限され表示パネル２６４
ｂに入射する。Ｇ光の帯域は５１０〜５７０ｎｍとす
る。一方、ダイクロイックミラー２６３ｂはＢ光を反射
し、Ｒ光を透過させる。Ｂ光は表示パネル２６４ｃに、
Ｒ光は表示パネル２６４ａに入射する。入射するＢ光の
帯域は４３０ｎｍ〜４９０ｎｍ、Ｒ光の帯域は６００ｎ
ｍ〜６９０ｎｍである。これらの光の帯域は本発明の他
の投射型表示装置についても同様である。各表示パネル
はそれぞれの映像信号に応じて散乱状態の変化として光
学像を形成する。各表示パネルで形成された光学系はダ
イクロイックミラー２６３で色合成され、投射レンズ２
６１に入射し、スクリーン２６６上に拡大投射される。

【０１９４】図２６に示すように、色分離光学系はダイ
クロイックミラーを用いて構成され、前記ダイクロイッ
クミラーは、色分離機能と、液晶表示パネルで変調され
た光を合成する色合成機能を有する。

【０１９５】表示パネルを反射構造にすることにより、
図２７に示すようにアレイ基板または対向基板の裏面に
直接、放熱板２７１等を配置することができる。放熱板
２７１はシリコン系の接着剤で表示パネル２６４にはり
つける。このように構成すれば表示パネルの冷却が容易
になる。

【０１９６】また、表示パネルに入射する光は、対向電
極１２５から反射電極１２１（入射経路）、反射電極１
２１から対向電極１２５（出射経路）と、２回にわた
り、液晶層１７を通過することになる。したがって、見
かけ上、透過型の表示パネルに比較して液晶膜厚が２倍
に形成したのと同等になる。そのため、透過型の表示パ
ネルに比較して、散乱性能が向上し、高コントラスト表
示を実現できる。

【０１９７】ダイクロイックミラー２６３は、特定の波
長の光を反射（透過）させるフィルタとして機能する。
例えば、ダイクロイックミラー２６３ａは、光源２４１
からの光が、表示パネル２６４ｂに入射する際に、特定
の波長の光を反射する。また、表示パネル２６４ｂで反
射した光が、投射レンズ２６１に入射する際に、特定の
波長の光を反射する。

【０１９８】１つのダイクロイックミラー２６３は、表
示パネルに入射する際と、出射する際の２回、光を反射
する。図１３の構成では、１つのダイクロイックミラー
で、２回、光の波長の帯域制限をする。つまり、ダイク
ロイックミラーは２次のフィルタとして機能している。
図２４のダイクロイックミラー２４２に比較して、帯域
制限をするカットオフ特性が急峻となる。そのため、各
表示パネルに入射する光の帯域にオーバーラップが生じ
ない。したがって、色再現性が良好となり、高品位の画
像表示を実現できる。

【０１９９】また、ダイクロイックミラー２６３を色分
離機能と色合成機能とを、兼用することにより、投射型
表示装置のシステムサイズの小型化を実現している。

【０２００】さらに、ダイクロイックミラーを用いて色
分離および色合成光学系をコンパクトにするためには図
４２のように構成すればよい。なお、図４２において４
２６は補助レンズである。３枚のダイクロイックミラー
２６３ｄ、２６３ｅおよび２６３ｆはＸ字状に組み合わ
されて配置される。入射光２６７ａは前記３枚のダイク
ロイックミラー２６３ｄ、２６３ｅおよび２６３ｆによ
りＲ、ＧおよびＢの３原色の光に分離される。例えば、
ダイクロイックミラー２６３ｄはＲ光を反射し、ダイク
ロイックミラー２６３ｅおよび２６３ｆはＢ光を反射す
る。Ｇ光は３枚のダイクロイックミラーを透過して、表
示パネル２６４ｅに到達する。各分離された光は本発明
の表示パネル２６４ｄ、２６４ｅおよび２６４ｆによっ
て変調される。変調された光は出射光２６７ｂとなり、
ダイクロイックミラー２６３で色合成されて投射レンズ
２６１により投射される。

【０２０１】なお、図２４、図２５、図２６および図４
２においてダイクロイックミラーによってＲ光、Ｇ光お
よびＢ光の３原色の光に分離するとしたが、これに限定
するものではなく、例えば、ダイクロイックフィルタ、
ダイクロイックプリズム等を用いてもよい。

【０２０２】図４４はダイクロイックプリズム４４１を
用いて色分離色合成を行なう投射型表示装置の構成図で
ある。ダイクロイックプリズム４４１には２つの光分離
面４４２ａ、４４２ｂを有しており、前記光分離面４４
２で入射光２６７ａをＲ・ＧおよびＢの３原色光に分離
する。各表示パネル２６４は光波長制限フィルタ４３３
を介してダイクロイックプリズム４４１に取りつけられ
ている。つまり、ダイクロイックプリズム４４１に光波
長制限フィルタ４３３が光結合剤２８２でオプティカル
カップリングされ、また、前記光波長制限フィルタ４３
３に表示パネル２６４が光結合剤２８２でオプティカル
カップリングされて貼り付けられている。

【０２０３】光結合剤２８２としては、アクリル樹脂な
どの接着剤、シリコン樹脂を成分とするゲル、エチレン
グリコールなどの液体などが例示される。これらの光結
合剤は屈折率が表示パネルの基板の屈折率に近いものが
多く実用上充分である。

【０２０４】ダイクロイックプリズム４４１は、すべて
がガラスもしくは樹脂で形成されたものが例示される。
その他、ガラスなどで枠（容器）を作製し、前記枠内
に、光分離面４４２を形成した板などを挿入し、前記枠
の空間内をエチレングリコール等の枠の材質の屈折率と
略一致する液体などを充填したものでもよい。エチレン
グリコールの他に、シリコン樹脂などのゲルでもよい。
枠と、前記液体もしくはゲルとの屈折率との差は０．１
５以内とし、また、屈折率の範囲は１．４０以上１．５
５以下にすることが望ましい。

【０２０５】ダイクロイックプリズム４４１の無効領域
（光入出射面４３５および表示パネル２６４がとりつけ
られた面以外の領域）には、図４５に示すように光吸収
膜（黒色塗料など）４３２が塗布されている。材料とし
ては図２９等に示す光吸収膜２８５と同様のものが用い
られる。前記光吸収膜４３２は表示パネル２６４で散乱
した光を吸収する機能を有する。つまり、表示パネル２
６４で散乱した光を吸収する機能を有すればよく、黒色
に限定するものではない。例えば、光変調液晶層１７で
変調する光色に対して補色の塗料でもよい。

【０２０６】さらには、光吸収膜という語は他の光吸収
手段をも含むと解するべきである。例えば、蒸着技術に
より薄膜をダイクロイックプリズム４４１の無効領域に
形成して光吸収膜４３２とする構成、光吸収する板また
はフィルムをダイクロイックプリズム４４１の無効領域
に貼り付ける構成、ダイクロイックプリズム４４１の無
効領域を研磨し散乱状態にした構成が例示される。

【０２０７】光波長制限フィルタ４３３にはダイクロイ
ックミラー、ダイクロイックフィルタが例示され、ま
た、ガラスもしくは樹脂中に光吸収する色素を含有させ
たフィルタが例示される。本発明の投射型表示装置には
このうちのいずれを用いてもよいが、光帯域を狭帯域に
できるダイクロイックフィルタを用いることが最も好ま
しい。

【０２０８】図４４において光波長制限フィルタ４３３
を表示パネル２６４と光分離面４４２間に配置するのは
以下の理由からである。

【０２０９】ダイクロイックミラーまたはダイクロイッ
クプリズムの光分離面４４２には、屈折率の異なる透明
誘電体膜が光の波長程度の膜厚で透明板またはプリズム
面に積層されている。前記積層された透明誘電体薄膜に
より、ほとんど光吸収損失を受けることなく、光の多重
干渉現象により任意の波長で透過波長域と反射波長域と
に分光する機能を有する。このような光学多層膜は、光
分離面に入射する入射光の入射角がゼロから増加するに
従い、Ｐ偏光とＳ偏光に対応した分光特性の相違が顕著
となることが知られている。

【０２１０】ここで、Ｐ偏光とＳ偏光等を定義してお
く。Ｐ偏光とは、ダイクロイックプリズムなどの光分離
面４４２と入射光線の進行方向を含む面上で振動する光
を言う。また、Ｓ偏光とは前記Ｐ偏光の振動方向と垂直
な方向に振動する光を言う。

【０２１１】ＴＮ型表示パネルを用いた投射型表示装置
の場合、偏光板を用いているため、その偏光軸をＰ偏光
とＳ偏光のいずれかのみを利用するように配置し、一方
の偏光のみが利用される。このため、ダイクロイックミ
ラーまたはダイクロイックプリズムの分光特性の偏光依
存性が生じても、先鋭な色分離特性が得られることにな
り、投射画像の色相はよいものが得られる。

【０２１２】一方、ＰＤ表示パネルなどを用いた場合に
は、ランダム光（Ｐ偏光およびＳ偏光の両方）が入射光
となる。したがって、ダイクロイックミラーおよびダイ
クロイックプリズムは分光特性において、Ｐ偏光とＳ偏
光との平均値に対応する分光作用を示す。つまり、シャ
ープな波長カットができない。このことは１つの表示パ
ネルに入射する光の色純度が低下することを意味する。
そのため、色合成された投射画像の色相は、ＴＮ型表示
パネルを用いた投射型表示装置に比して劣ることにな
る。

【０２１３】ダイクロイックプリズムなどの光分離面４
４２で反射した光はＳ偏光の方がＰ偏光より帯域が広く
なることが知られている。逆にダイクロイックプリズム
の光分離面４４２を透過する光はＰ偏光の方がＳ偏光の
帯域より広くなる。

【０２１４】例えば、前記ダイクロイックプリズム４４
１の光分離面４４２ａがＲ光を反射するのであれば、前
記Ｒ光のＳ偏光成分は広い帯域の波長の光が反射され、
Ｒ光のＰ偏光成分は広い帯域の波長の光が透過する。し
たがって、Ｓ偏光のＲ光はＧ光の帯域に近い光も反射
し、Ｐ偏光のＲ光はＧ光の帯域に近い光も透過する。

【０２１５】つまり、ダイクロイックプリズム４４１の
光分離面４４２ａでＲ光の分離が良好に行なえないこと
を意味する。これが色相を劣化させる要因である。色相
の劣化とは色再現性の低下とおきかえることができる。
例えば、本来Ｒ光のみを変調する表示パネル２６４ｄ
に、そのパネルに入射する光にＧ光がまざっているため
Ｇ光もＲ光として変調してしまい、原画像の色を再現で
きなくなることをいう。

【０２１６】図４３に示すように、本発明の投射型表示
装置では光波長制限フィルタ４３３ａにより、Ｐ偏光と
Ｓ偏光のうち狭帯域の偏光の帯域に透過光の帯域を制限
する。つまり、表示パネル２６４ｄに入射する光におい
て、Ｓ偏光の方がＰ偏光より帯域が広帯域であるから、
光波長制限フィルタ４３３ａの透過光の帯域はＰ偏光の
帯域に制限する。特にダイクロイックプリズムを用いる
場合、Ｐ偏光とＳ偏光の帯域のズレは大きくなる傾向に
あるので、光波長制限フィルタ４３３を用いる効果は大
きい。

【０２１７】同様に、表示パネル２６４ｆに入射する光
において、Ｓ偏光の方がＰ偏光より帯域が広帯域である
から、光波長制限フィルタ４３３ｃの透過光の帯域はＰ
偏光の帯域に制限する。また、表示パネル２６４ｅに入
射する光において、Ｐ偏光の方がＳ偏光より帯域が広帯
域であるから、光波長制限フィルタ４３３ｂの透過光の
帯域はＳ偏光の帯域に制限する。

【０２１８】以上のことから、図４２の構成においても
表示パネル２６４とダイクロイックミラー２６３間に光
波長制限フィルタ４３３を配置することは効果がある。
したがって、光分離面４４２と表示パネル２６４間に光
波長制限フィルタ４３３を配置するという技術的思想は
図４４のダイクロイックプリズム４４１と組み合わせて
用いることに限定されるものではない。例えば、図２
４、図２５、図２６の構成においても適用することがで
きる。

【０２１９】また、光波長制限フィルタ４３３ａ、４３
３ｂおよび４３３ｃは必ずすべてを各光路に配置しなけ
ればならないものではない。例えば、光波長制限フィル
タ４３３ａと４３３ｃを用い、４３３ｂを除去した構成
でもよい。特に色純度が悪い光路のみに光波長制限フィ
ルタを挿入すれば、色再現性の改善をいう目的は達成で
きるからである。

【０２２０】図２６では光波長制限フィルタ４３３は点
線で図示している。しかし、表示パネル２６４に光波長
制限フィルタを光結合剤でオプティカルカップリングし
た構成でもよい。また、光波長制限フィルタで反射する
光が投射レンズ２６１に入射する事を防止するため、光
波長制限フィルタが空気と接する面には反射防止膜を形
成することが好ましい。また、光軸２６５に対して、光
波長制限フィルタを傾けて配置する事が好ましい。

【０２２１】表示パネル２６４はダイクロイックプリズ
ム４４１に貼りつけられ、前記ダイクロイックプリズム
４４１の無効領域に光吸収膜４３２が塗布されている。
この構成は図２９等に示したように、表示パネル２６４
に透明基板２８３がオプティカルカップリングされ、前
記透明基板２８３の無効領域に光吸収膜２８５が塗布さ
れていることと機能的に類似する。つまり、透明基板２
８３をダイクロイックプリズム４４１とおきかえて考え
ればよい。

【０２２２】例えば、表示パネル２６４ａを中心に考
え、かつ、表示パネル２６４ａはＲ光を変調すると考え
れば、入射光２６７ａはダイクロイックプリズム４４１
の光入出射面４３５より入射し、光分離面４４２ｂでＲ
光が反射される。表示パネル２６４ａは反射電極１２１
に印加された電圧の大きさに応じて光変調液晶層１７の
散乱度合を変化させる。そのうち透過光の成分は再び光
分離面４４２ａで反射し、光入出射面４３５より出射さ
れる。散乱した光はそのほとんどが光吸収膜４３２に入
射して吸収され、光変調液晶層１７に再びもどり、２次
散乱を発生させることはない。

【０２２３】以上のことから、図４４においてダイクロ
イックプリズム４４１は色分離色合成の機能を有するほ
か、２次散乱光の発生を防止する機能を有することが理
解できるであろう。図４４の本発明の構成は色分離色合
成系が非常に簡単で小型である。かつ、２次散乱の防止
機能をも有している。

【０２２４】また、図４３の構成も考えられるであろ
う。立方体状の容器４３１中にダイクロイックミラー
（ガラス板などに誘電体多層膜が形成され、光干渉現象
により、光の波長を選択して光を反射するハーフミラ
ー）２６３、光波長制限フィルタ４３３および表示パネ
ル２６４が配置されている。容器４３１の内面もしくは
外面に光吸収手段としての光吸収膜４３２ａが形成され
ている。容器４３１の空間部にはエチレングリコールな
どの液体もしくはゲル４３４が充填されている。

【０２２５】以上のように構成すれば光波長制限フィル
タ４３３と表示パネル２６４とはオプティカルカップリ
ングをとる必要はなくなる。光吸収膜４３２ａが、図４
５に示す光吸収膜４３２として機能する。また、エチレ
ングリコール液４３４が表示パネル２６４を液体冷却す
る機能を有することから、表示パネル２６４の冷却が容
易である。

【０２２６】光波長制限フィルタ４３３を反射方式の投
射型表示装置（例えば、図２６、図４４など）に用いる
場合、前記光波長制限フィルタ４３３には光が表示パネ
ル２６４に入射する際と、光が表示パネル２６４から出
射する際の２度通過するパターンがある。したがって、
光波長制限フィルタ４３３は見かけ上、２次のバンドパ
スフィルタとして機能する。そのため、カットオフ帯域
が急峻で波長の選択性に優れるという特徴を有する。

【０２２７】なお、表示パネル２６４は、本発明の表示
パネルを用いることが好ましいが、その他のランダム光
を変調する表示パネルに置き換えてもよい。例えば、米
国登録特許ＵＳＰ５１４８２９８に開示された光書き込
み型表示パネル、ＵＳＰ４５６６９３５に開示された微
小なミラーの傾きにより光変調を行う表示パネル、ある
いは特開昭６２−２３７４２４号公報に開示された回折
現象により光変調を行う表示パネルが例示される。

【０２２８】以上のことから、図４３、図４４等に示し
た投射型表示装置は、２つの技術的な発明と効果があ
る。１つはプリズムに表示パネルを光学的に結合し、前
記プリズムにより、２次散乱光を防止することである。
２つめは、光波長制限フィルタにより色相を改善するこ
とである。

【０２２９】以上の装置は、光散乱状態の変化として光
学像を形成する表示パネルをライトバルブ（光変調手
段）として用いた投射型表示装置である。しかし、本発
明の位相板でＰ偏光とＳ偏光とを変換し、色分離色合成
系での光の帯域幅を狭め、投射型表示装置の色相を改善
するという技術的思想は、他のランダム光を変調する表
示パネルを用いる投射型表示装置にも適用される。

【０２３０】投射型表示装置はスクリーンと投射装置と
が１つのキャビネット内に収容されたリア型投射型表示
装置（図４１参照、通常プロジェクションテレビと呼ば
れる）と、スクリーンと投射装置が分離されたフロント
型投射型表示装置（シャープ（株）製）がある。本発明
の投射型表示装置はリア型、フロント型の双方に適用で
きるものである。例えば、図２４または図２６または図
４４などの投射型表示装置と、スクリーンとを一体化し
て図４１のように構成すればリア型投射型表示装置とな
る。

【０２３１】また、一枚の本発明の表示パネルを用いて
カラー表示を実現するためには、図２８のように構成す
ればよい。その他、一枚の反射型パネルを用いてカラー
表示を実現するには、図２８のＲＧＢのうち一色の光を
変調する光学系を取りだし、かつライトバルブとして図
１４に示す本発明の反射型の表示パネルを用いればよい
ことは言うまでもないであろう。

【０２３２】本発明の表示パネルは投射型表示装置のラ
イトバルブとしてのみでなく、例えば、ビデオカメラに
用いる表示装置（ビューファインダと呼ぶ）にも採用で
きる。以下、本発明の表示パネルをビューファインダに
採用した実施例を説明する。なお、ビューファインダに
本発明の表示パネルを用いる場合は誘電体多層膜１６は
白色光を反射するように形成する。その他、表示パネル
としては図７、図８、図１０、図２０、図３８などに示
す本発明の表示パネルを採用することができる。

【０２３３】図３０は本発明のビューファインダの外観
図であり、図３１および図３２は図３０の断面図であ
る。ボデー２９１の内部には、集光レンズ３０４および
本発明の表示パネル２４３を取り付けた取り付けホルダ
ー３０７が配置されている。また、取り付けホルダー３
０８の内部には拡大レンズ３０５を有する接眼リング３
０６が配置されている。３０１は蛍光発光管であり、蛍
光発光管３０１が放射する光は遮光板３０２の中央部の
穴３０３から出射される。ボデー２９１、取り付けホル
ダー３０７、３０８等は不要光を吸収するために、内面
を黒色あるいは暗色に塗装している。なお。蛍光発光管
３０１は発光ダイオード（ＬＥＤ）に置き換えてもよ
い。

【０２３４】取り付けホルダー３０８を観察者側に引っ
ぱることにより、取り付けホルダー３０７が引っぱら
れ、図３２の配置となる。図３１はビューファインダを
用いない時、つまり収納した状態を示している。なお、
取り付けホルダー３０７、３０８は一体として形成して
もよい。図３２はビューファインダを用いて液晶表示パ
ネルの画像を観察するときの状態を示している。図３２
の状態のときに、集光レンズ３０４の焦点が蛍光発光管
３０１の発光面となるようにしている。取り付けホルダ
ー３０７等を移動することにより、収納時にビューファ
インダの体積を小さくでき、また全長を短くすることが
できる。

【０２３５】一例として、表示パネル２４３の表示領域
の対角長は２８ｍｍであり、集光レンズ３０４は有効直
径が３０ｍｍ、焦点距離が１５ｍｍとする。集光レンズ
３０４は平凸レンズであり、平面を蛍光発光管３０１側
に向けている。なお、集光レンズ３０４、拡大レンズ３
０５はフレネルレンズに置き換えてもよい。フレネルレ
ンズにすればビューファインダの体積を小さくでき、ま
た、軽量化できる。

【０２３６】３０２は中央部に円形の穴３０３のあいた
遮光板である。蛍光発光管３０１から光が放射される領
域を小領域にする機能を有している。穴３０３の面積が
大きくなると表示パネルの表示画像は明るくなるが、コ
ントラストは低下する。これは集光レンズで３０４に入
射する光量は多くなるが、入射光の指向性が悪くなるた
めである。

【０２３７】蛍光発光管３０１から広い立体角に放射さ
れた光は、集光レンズ３０４により平行に近く、指向性
の狭い光に変換され、表示パネル２４３の対向電極（図
示せず）側から入射する。観察者は接眼カバー２９２に
眼を密着させて、表示パネル２４３の表示画像を見るこ
とになる。つまり、観察者の瞳の位置はほぼ固定されて
いる。表示パネル２４３の全画素が光を直進させる場合
を仮定した時、集光レンズ３０４は蛍光発光管３０１か
ら放射され、集光レンズ３０４の有効領域に入射する光
が拡大レンズ３０５を透過した後にすべて観察者の瞳に
入射するようにしている。このようにして観察者は、表
示パネル２４３の小さな表示画像を拡大して見ることが
できる。つまり、拡大した虚像を見ることができる。

【０２３８】ビューファインダは観察者の瞳の位置が接
眼カバー２９２によりほぼ固定されるため、その背後に
配置する光源は指向性が狭くてもよい。光源として蛍光
管を用いたライトボックスを用いる従来のビューファイ
ンダでは、表示パネルの表示領域とほぼ同じ大きさの領
域から、ある方向の微小立体角内に進む光だけが利用さ
れ、他の方向に進む光は利用されない。つまり、光利用
効率が非常に悪い。

【０２３９】本発明では、発光体の小さな光源を用い、
その発光体から広い立体角に放射される光を集光レンズ
３０４により平行に近い光に変換する。こうすると、集
光レンズ３０４からの出射光は指向性が狭くなる。観察
者の視点が固定されておれば前述の狭い指向性の光でも
ビューファインダの用途に十分となる。発光体の大きさ
が小さければ、当然、消費電力も少ない。以上のよう
に、本発明のビューファインダは観察者が視点を固定し
て表示画像を見ることを利用している。通常の直視表示
パネルでは一定の視野角が必要であるが、ビューファイ
ンダは所定方向から表示画像を良好に観察できれば用途
として十分である。

【０２４０】なお、本発明のビューファインダとビデオ
カメラとも取り付け金具２９３でビデオカメラに固定さ
れる。

【０２４１】表示パネル２４３には図８、図１０に示す
ようにモザイク状のカラーフィルタが取り付けられてい
る。画素配置はいわゆるデルタ配置である。カラーフィ
ルタは赤、緑、青のいずれかの色を透過させる。カラー
フィルタの構成物により各色の膜厚を制御してもよい。
カラーフィルタの膜厚は、カラーフィルタの作製時に調
整して形成する。つまり、カラーフィルタの膜厚を赤、
緑、青で変化させる。カラーフィルタの膜厚により、各
画素上の液晶層１７の膜厚はそれぞれのカラーフィルタ
色に応じて調整する事ができる。

【０２４２】また、図８に示すようにカラーフィルタを
用いて信号線上を被覆した表示パネルを用いれば画素周
辺部の光もれも防止できる。集光レンズ３０４は平面、
つまり曲率半径の大きい面を蛍光発光管３０１側に向け
ている。これは、正弦条件を満足しやすくして、表示パ
ネル２４３の表示画像の輝度均一性を良好にするためで
ある。

【０２４３】接眼リング３０６のボデー２９１への挿入
度合を調整することにより、観察者の視力に合わせてピ
ント調整を行なうことができる。なお、接眼カバー２９
２により観察者の眼の位置が固定されるので、ビューフ
ァインダの使用中に視点位置がずれることはほとんどな
い。視点が固定されておれば、表示パネル２４３への光
の指向性が狭くても観察者は良好な画像を見ることがで
きる。さらに良好に見えるようにするには、蛍光発光管
３０１からの光の放射方向を最適な方向に移動させれば
よい。

【０２４４】図３３は本発明のビューファインダに用い
る蛍光発光管の断面図である。図３３に示すように、蛍
光発光管は外観としては豆電球状の形状である。３２１
はガラスからなるケースであり、直径は５ｍｍ〜２０ｍ
ｍである。３２３はフィラメントであり、直流４Ｖ〜８
Ｖ程度の電圧を印加することによりフィラメント３２３
を加熱する。３２４はアノードであり、印加電圧は直流
１５〜２５Ｖ程度である。アノード電圧により、フィラ
メント３２３の加熱により放出された電子は加速され
る。ケース３２１内には水銀分子（図示せず）が封入さ
れており、前記加速された電子は水銀分子と衝突する事
により紫外線を放出する。この紫外線が蛍光体３２２を
励起し可視光が発生する。このような発光素子としてミ
ニパイロ電機社製の蛍光発光管（ルナライト０７シリー
ズ）がある。発光管の直径は７ｍｍであり、ヒーター電
圧５Ｖ、アノード電圧２３Ｖの直流を印加して用いる。

【０２４５】駆動はパルス駆動を行うことにより、放射
する光量を調整できる。パルスの周期は３０ヘルツ以上
とし、好ましくは６０ヘルツ以上とする。アノードに印
加する電圧をパルス信号とすることにより、パルス幅に
比例して放射光量を可変できる。

【０２４６】なお、図３３（ｂ）で示すように、ケース
３２１上に遮光膜３２５を形成し、発光素子からでる光
の放射面積を小さくすれば、図３１に示すような遮光板
３０２は必要でなくなる。

【０２４７】以上のように、本発明のビューファインダ
は発光素子の小さな発光体から広い立体角に放射される
光を、集光レンズ３０４により効率良く集光するので、
蛍光管を用いた面光源のバックライトを用いる場合に比
較して、光源の消費電力を大幅に低減することができ
る。

【０２４８】なお、本発明の表示パネルを用いた表示装
置として図２３等に示すタッチパネル、図２４等に示す
投射型表示装置、図３０等に示すビューファインダを例
示したがこれに限定するものではない。例えば、電子手
帳などの表示パネル、ポケットテレビなどの表示パネ
ル、携帯端末の表示パネル、ラップトップパーソナルコ
ンピュータなどの表示パネル、反射型のカラー表示モニ
ター、液晶表示パネル付きビデオカメラ（例えば、シャ
ープ（株）が発売している液晶ビューカム）の表示モニ
ター、テレビ電話の画像表示パネル、ヘッドマウントデ
ィスプレイの表示パネルなどにも採用できることは言う
までもない。

【０２４９】

【発明の効果】第１の本発明の表示パネルは、誘電体多
層膜２１２は可視光を反射するが、紫外線光を透過する
ように構成している。そのため、表示パネルの製造時、
誘電体多層膜２１２上から紫外線を照射することによ
り、前記誘電体多層膜２１２下の樹脂成分を硬化するこ
とができる。そのため、未硬化の樹脂成分が発生せず表
示パネルに経時変化がおこらず安定である。

【０２５０】第２の本発明の表示パネルにおいても、誘
電体多層膜１６は特定の可視光を反射し、紫外線を透過
する。表示パネル製造時、誘電体多層膜１６が形成され
た対向基板１１側から紫外線光を照射することにより、
誘電体多層膜１６の下の光硬化性樹脂成分を硬化させる
ことができる。そのため、液晶層１７に未硬化の樹脂が
残ることがなく、表示パネルに経時変化が発生しない。
誘電体多層膜１６は可視光の吸収はなく、すべて反射す
る。

【０２５１】したがって、従来のＢＭのように可視光を
吸収し、加熱されるということが発生しない。誘電体多
層膜１６は可視光を反射することから、ＢＭとしての遮
光機能もある。そのため、高品位の画像表示を行なえ
る。

【０２５２】また、ＴＦＴ１４上に形成した樹脂からな
る遮光膜１８は光変調液晶層１７で散乱した光が、前記
ＴＦＴ１４の半導体層に入射し、ＴＦＴにホトコンダク
タ現象が発生するのを防止する。また、遮光膜１８は樹
脂で形成されているため、光変調液晶層１７の樹脂成分
との密着性が良好で、光変調液晶層１７とアレイ基板１
２との剥離等の発生を防止できる。

【０２５３】第３の本発明の表示パネルも第２の本発明
の表示パネルと同様に、誘電体多層膜１７２は紫外線を
透過する。したがって、製造時、誘電体多層膜１７２を
透過させて紫外線を照射でき、前記誘電体多層膜１７２
下の樹脂成分を硬化できる。そのため、未硬化の樹脂成
分が残らず、表示パネルに劣化が生じることがない。

【０２５４】第４の本発明の表示パネルは、対向基板１
１およびアレイ基板１２上に絶縁膜１１１を形成し、前
記絶縁膜１１１で電圧を保持できるようにしている。そ
のため、液晶層１７の比抵抗が低くても、前記絶縁膜１
１１の比抵抗が十分高ければ、１フィールドの時間は十
分に電荷をチャージできる。また、高分子分散液晶層１
７と対向電極１３とは密着性が悪く、ヒートショック等
で、高分子分散液晶層１７と対向電極１３との剥離が生
じやすい。しかし、本発明の表示パネルは、絶縁膜１１
１を形成している。前記絶縁膜１１１は高分子分散液晶
層１７と対向電極１３との緩衝膜として機能するので、
前記剥離は発生しない。

【０２５５】第５の本発明の表示パネルは、ソース信号
線上２１をカラーフィルタ７１で被覆している。カラー
フィルタ７１は電気力線をシールドする効果がある。し
たがって、液晶層１７に電気力線が通過することを防止
できる。また、画素電極間に２色以上のカラーフィルタ
を積層することで遮光膜として機能する。したがって、
図１４のように構成すれば反射電極１２１間から光が絶
縁層１２３に進入することがなく、ＴＦＴ１４のホトコ
ンダクタ現象の発生を防止できる。

【０２５６】第６の本発明の表示パネルは、ソース信号
線上２１または反射電極間を低誘電体材料で被覆してい
る。低誘電体材料は電気力線をシールドする効果があ
る。したがって、液晶層１７に電気力線が通過するこ
と、および反射電極間の横電界を防止できる。

【０２５７】第７の本発明の表示パネルは、ＢＭとして
機能する誘電体多層膜１６を形成しているため、画像ノ
イズが発生しても、視覚的に見えることはない。また、
前記誘電体多層膜１６は紫外線を透過するため、製造時
に全ての液晶層の樹脂成分を硬化させることができる。

【０２５８】本発明のビューファインダでは、光発生手
段（蛍光発光管）３０１の発光部は非常に小さくて良い
ため、光発生手段（蛍光発光管）３０１の消費電力は極
めて少なくなる。また、集光手段（集光レンズ）３０４
で、光発生手段（蛍光発光管）３０１から放射された光
を平行光に変換して、光変調手段（表示パネル）２４３
を照明するため、照明光の光強度分布が表示パネル２４
３の中央部を最大として同心円状となり、光源像が表示
されず、良好な表示を実現できる。

【０２５９】また、集光レンズ３０４と発光素子との距
離を可変可能に構成しているため、ビューファインダを
用いる時には、ビューファインダの体積および全長を短
くすることができる。ビデオカメラはコンパクトさが望
まれており、本発明のビューファインダを用いれば、低
消費電力およびコンパクト化の両方を実現できる。

【０２６０】本発明の投射型表示装置は、本発明の表示
パネルをライトバルブとして用いる。前記ライトバルブ
は光変調を行なうのに偏光板を用いる必要がない。した
がって、本発明の投射型表示装置は高輝度表示を実現で
きる。また、各表示パネル２４３の誘電体多層膜１６は
各表示パネル２４３に入射する光を反射し、ＢＭとして
機能するため、画素電極１５周辺部に光ぬけが発生しな
い。そのため、高画質表示を実現できる。

【０２６１】また、本発明の投射型表示装置に、光波長
制限フィルタ４３３を用いることにより、Ｐ偏光とＳ偏
光のうち狭帯域の偏光の帯域に透過光の帯域を制限でき
る。したがって、表示画像の色純度（色再現性）を向上
させることができる。

【０２６２】また、表示パネル２６４をダイクロイック
プリズム４４１に貼りつけ、前記ダイクロイックプリズ
ム４４１の無効領域に光吸収膜４３２を塗布する。この
構成は図２９等に示したように、表示パネル２６４に透
明基板２８３がオプティカルカップリングされ、前記透
明基板２８３の無効領域に光吸収膜２８５が塗布されて
いることと機能的に類似する。したがって、表示パネル
２６４で散乱された光はそのほとんどが光吸収膜４３２
に入射して吸収されるため、光変調液晶層１７に再びも
どり、２次散乱を発生させることはない。このため、表
示コントラストは向上する。

【０２６３】図４３のように投射型表示装置を構成すれ
ば、光波長制限フィルタ４３３と表示パネル２６４とは
オプティカルカップリングをとる必要はない。光吸収膜
４３２ａが、図４５に示す光吸収膜４３２として機能す
る。また、エチレングリコール液４３４が表示パネル２
６４を液体冷却する機能を有することから、表示パネル
２６４の冷却が容易になるという効果を有する。

【０２６４】本発明の投射型表示装置では、反射型もし
くは透過型の高分子分散表示パネルを採用しているた
め、高輝度表示を実現でき、また、２００インチ以上の
大画面化にも対応できる。また、Ｒ・Ｇ・Ｂ光の波長に
応じてそれぞれの誘電体多層薄膜の光学的膜厚を変化さ
せ、良好なブラックマトリックス機能をもたせている。
また、光調する光の波長に応じて液晶膜厚を厚くまたは
／および水滴状液晶の平均粒子径を大きくしているた
め、ホワイトバランスおよび表示コントラストが良好な
画像表示を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における表示パネルの断面図

【図２】本発明の一実施例における表示パネルの説明図

【図３】本発明の一実施例における表示パネルの断面図

【図４】本発明の一実施例における表示パネルの説明図

【図５】本発明の一実施例における表示パネルの平面図
および断面図

【図６】本発明の一実施例における表示パネルの断面図

【図７】本発明の一実施例における表示パネルの断面図

【図８】本発明の一実施例における表示パネルの断面図

【図９】本発明の一実施例における表示パネルの説明図

【図１０】本発明の一実施例における表示パネルの断面
図

【図１１】本発明の一実施例における表示パネルの断面
図

【図１２】本発明の一実施例における表示パネルの断面
図

【図１３】本発明の一実施例における表示パネルの断面
図

【図１４】本発明の一実施例における表示パネルの断面
図

【図１５】（ａ）本発明の一実施例における表示パネル
の平面図（ｂ）本発明の一実施例における表示パネルの断面図

【図１６】本発明の一実施例における表示パネルの断面
図

【図１７】（ａ）本発明の一実施例における表示パネル
の平面図（ｂ）本発明の一実施例における表示パネルの断面図

【図１８】本発明の一実施例における表示パネルの断面
図

【図１９】（ａ）本発明の一実施例における表示パネル
の平面図（ｂ）本発明の一実施例における表示パネルの断面図

【図２０】本発明の一実施例における表示パネルを示す
図

【図２１】（ａ）本発明の一実施例における表示パネル
の平面図（ｂ）本発明の一実施例における表示パネルの断面図

【図２２】（ａ）本発明の一実施例における表示パネル
の平面図（ｂ）本発明の一実施例における表示パネルの断面図

【図２３】本発明の一実施例における表示装置の構成図

【図２４】本発明の一実施例における投射型表示装置の
構成図

【図２５】本発明の一実施例における投射型表示装置の
構成図

【図２６】本発明の一実施例における投射型表示装置の
構成図

【図２７】本発明の一実施例における表示パネルの断面
図

【図２８】本発明の一実施例における投射型表示装置の
構成図

【図２９】本発明の一実施例における表示パネルの説明
図

【図３０】本発明の一実施例における表示装置（ビュー
ファインダ）の外観図

【図３１】本発明の一実施例における表示装置（ビュー
ファインダ）の断面図

【図３２】本発明の一実施例における表示装置（ビュー
ファインダ）の断面図

【図３３】本発明の表示装置（ビューファインダ）に用
いる発光素子の断面図

【図３４】高分子分散液晶の動作の説明図

【図３５】本発明の表示パネルに形成した誘電体多層薄
膜の一例を示す特性図

【図３６】本発明の表示パネルに形成した誘電体多層薄
膜の他の例を示す特性図

【図３７】本発明の表示パネルに形成した誘電体多層薄
膜の他の例を示す特性図

【図３８】本発明の一実施例における表示パネルの断面
図

【図３９】本発明の一実施例における表示パネルの断面
図

【図４０】本発明の一実施例における投射型表示装置の
光学系の斜視面図

【図４１】本発明の一実施例における投射型表示装置の
構成図

【図４２】本発明の一実施例における投射型表示装置の
構成図

【図４３】本発明の一実施例における投射型表示装置の
説明図

【図４４】本発明の一実施例における投射型表示装置の
構成図

【図４５】本発明の一実施例における投射型表示装置の
説明図

【図４６】従来の表示パネルの断面図

【図４７】従来の表示パネルの断面図

【符号の説明】

１１対向基板１２アレイ基板１３対向電極１４ＴＦＴ１５画素電極１６誘電体多層膜１７液晶層１８，５１遮光膜１９黒ビーズ２１ソース信号線２２電気力線２３液晶分子５２ゲート信号線７１カラーフィルタ１１１絶縁膜１２１反射電極１２２接続部１２３絶縁膜１２４反射防止膜１２５対向電極１６１シャーシ１６２プリント基板１６３コネクタ１６４，１５１遮光パターン１７１，１７６ストライプ状電極１７２，２１２誘電体多層膜１７３，２１１開口部１７４，１７５，２１４，２１５電極基板２１３カラーフィルタ２１６透明電極２１７反射電極２１８液晶表示パネル２３１透明導電シート２３２アナログスイッチ２３４Ｔ−ＦＦ２３５インバータ２３６スイッチ２３７検出手段２４１光源２４１ａランプ２４１ｂ凹面鏡２４１ｃＵＶＩＲカットフィルタ２４２，２５２，２６３ダイクロイックミラー２４４レンズ２４５アパーチャ２４６投射レンズ２４７リレーレンズ２５１，２６２ミラー２５４，２６４，２８１表示パネル２５５，２６１投射レンズ２６５光軸２６６スクリーン２６７ａ入射光２６７ｂ出射光２７１放熱板２７２接着剤２７３ドライブＩＣ２８２光結合剤２８３透明基板２８４凹レンズ２８５光吸収膜２８６光出射面２９１ボデー２９２接眼カバー２９３取り付け金具３０１蛍光発光管３０２遮光板３０３穴３０４集光レンズ３０５拡大レンズ３０７，３０８取り付けホルダー３２１ケース３２２蛍光体３２３フィラメント３２４アノード３２５遮光膜３３１水滴状液晶３３２ポリマー３８１ＢＭ３８２配向膜３８３ＴＮ液晶層３８４偏光板３９１低誘電体柱４１１，４２２，４２３ミラー４１２投射レンズ４２１投射器４２４スクリーン４２５キャビネット４２６補助レンズ４３１容器４３２光吸収膜４３３光波長制限フィルタ４３４エチレングリコール液４３５光入出射面４４１ダイクロイックプリズム４４２光分離面

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/1345 Ｇ０２Ｆ 1/1345 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｇ０３Ｂ 21/00 ＥＦターム(参考） 2H088 EA14 GA02 GA10 HA02 HA08 HA12 HA18 HA21 HA28 JA05 KA05 KA26 KA30 MA02 MA06 2H089 HA04 HA18 QA16 RA05 SA02 SA16 TA02 TA09 TA12 2H091 FA02Y FA08X FA08Z FA26X FA26Z FA41Z GA02 GA13 HA07 JA02 KA01 KA10 LA16 LA17 2H092 GA13 GA17 GA62 JA24 NA01 PA08 PA11 PA12 PA13 QA07 QA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画素電極がマトリックス状に配置された
第１の基板と、対向電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板間に狭持された液晶層と、前記隣接した画素電極間に配置された誘電体柱とを具備
し、前記誘電体柱の誘電率は、前記液晶層の誘電率よりも小
さく、かつ、前記誘電体柱の高さが前記液晶層の膜厚と
略一致していることを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】画素電極がマトリックス状に配置された
第１の基板と、対向電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板間に狭持された液晶層と、前記第１の基板に形成された第１の誘電体柱と、前記第２の基板に形成された第２の誘電体柱とを具備
し、前記第１の誘電体柱の高さと前記第２の誘電体柱の高さ
とを加えた高さが、前記液晶層の膜厚と略一致し、前記誘電体柱の誘電率は、前記液晶層の誘電率よりも小
さいことを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項３】反射電極がマトリックス状に配置された
第１の基板と、対向電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板間に狭持された液晶層と、前記隣接した反射電極間に形成された誘電体膜とを具備
し、前記誘電体膜の誘電率は、前記液晶層の誘電率よりも小
さいことを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項４】誘電体膜または誘電体柱は、誘電体多層
膜であることを特徴とする請求項１から請求項３のいず
れかに記載の液晶表示パネル。
【請求項５】画素電極がマトリックス状に配置された
第１の基板と、対向電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板間に狭持された液晶層とを
具備し、前記第１の基板側に３原色からなるカラーフィルタが形
成され、隣接した前記画素電極間に少なくとも２色のカラーフィ
ルタが重ねて形成されており、前記カラーフィルタの誘電率は、前記液晶層の誘電率よ
り小さいことを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項６】画素電極がマトリックス状に配置された
第１の基板と、対向電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板間に狭持された液晶層とを
具備し、前記第１の基板側に３原色からなるカラーフィルタが形
成され、画素電極に信号を供給する信号線上に少なくとも２色の
カラーフィルタが重ねて形成されており、前記カラーフィルタの誘電率は、前記液晶層の誘電率よ
り小さいことを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項７】マトリックス状に配置された画素電極
と、前記画素電極に信号を印加するスイッチング素子が
形成された第１の基板と、対向電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板に狭持された液晶層と、前記画素電極上および画素電極間に形成されたカラーフ
ィルタとを具備し、前記画素電極間には少なくとも２色以上のカラーフィル
タが積層され、前記高分子分散液晶層は、光硬化樹脂成分とネマティッ
ク液晶成分とを有することを特徴とする液晶表示パネ
ル。
【請求項８】請求項１から請求項７のいずれかに記載
の液晶表示パネルと、アーク放電ランプと、前記アーク放電ランプが放射した光を前記液晶表示パネ
ルに導く光学系と、前記液晶表示パネルで変調した光を拡大投影する投射レ
ンズとを具備することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項９】請求項１から請求項７のいずれかに記載
の液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを照明する照明手段と、前記液晶表示パネルで変調した光を拡大して観察者に見
えるようにする拡大レンズとを具備することを特徴とす
るビューファインダ。
【請求項１０】請求項１から請求項７のいずれかに記
載の液晶表示パネルと、光発生手段と、前記光発生手段が放射した光を略平行光に変換し、前記
液晶表示パネルを照明する第１のレンズと、前記液晶表示パネルで変調した光を拡大して観察者に見
えるようにする拡大レンズとを具備することを特徴とす
るビューファインダ。