JP2814752B2

JP2814752B2 - 液晶表示装置およびそれを用いた投写型表示装置

Info

Publication number: JP2814752B2
Application number: JP3005031A
Authority: JP
Inventors: 博司高原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-01-21
Filing date: 1991-01-21
Publication date: 1998-10-27
Anticipated expiration: 2013-10-27
Also published as: JPH04237092A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主として小型の液晶パネ
ルに表示された画像をスクリーン上に拡大投影する投写
型表示装置（以後、液晶投写型テレビと呼ぶ。）および
前記液晶投写型テレビに用いる液晶表示装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は軽量、薄型など数多くの
特徴を有するため、研究開発が盛んであるが大画面化が
困難であるなどの問題点も多い。そこで近年、小型の液
晶パネルの表示画像を投写レンズなどにより拡大投映
し、大画面の表示画像を得る液晶投写型テレビがにわか
に注目をあつめてきている。

【０００３】現在、商品化されている液晶投射型テレビ
には液晶の偏光特性を利用したツイストネマテック液晶
表示装置（以後、ＴＮ液晶表示装置と呼ぶ）が用いられ
ている。

【０００４】まず、一般的な液晶表示装置について説明
する。（図９）は液晶表示装置の平面図である。（図
９）において、９３はスイッチング素子としての薄膜ト
ランジスタ（以後、ＴＦＴと呼ぶ）などが形成されたガ
ラス基板（以後、アレイ基板と呼ぶ）、９４はＩＴＯな
どからなる透明電極が形成された基板（以後、対向基板
と呼ぶ）、９１はアレイ基板９３上のゲート信号線に接
続されたＴＦＴのオン・オフを制御する信号を印加する
ドライブＩＣ（以後、ゲートドライブＩＣと呼ぶ）、９
２はアレイ基板９３上のソース信号線にデータ信号を印
加するためのドライブＩＣ（以後、ソースドライブＩＣ
と呼ぶ）、９５は偏光フィルム、９６は封止樹脂であ
る。また、（図１０）は液晶パネルを構成するアレイ基
板９３の画像表示部の等価回路図である。（図１０）に
おいて、１０１はゲートドライブ回路、１０２はソース
ドライブ回路、Ｇ₁〜Ｇ_mはゲート信号線、Ｓ₁〜Ｓ_nはソ
ース信号線、１０３はＴＦＴ、１０４は付加容量、１０
５は表示素子としての液晶である。

【０００５】液晶パネルの動作としては、ゲートドライ
ブ回路１０１はゲート信号線Ｇ₁〜Ｇ_mに対し順次オン電
圧を印加する。それと同期してソースドライブ回路１０
２はソース信号線Ｓ₁〜Ｓ_nにそれぞれの画素に印加する
電圧を出力する。各表示素子１０５には液晶を所定の透
過量にする電圧が印加され保持される。この電圧は次の
周期で各ＴＦＴが再びオン状態になるまで保持される。
前述の動作が繰り返されることにより光は変調され、画
像が表示される。

【０００６】以下、従来の液晶表示装置について説明す
る。（図１１）は従来の液晶表示装置の表示領域の平面
図である。（図１１）において、１１１ａ，１１１ｂは
ソース信号線、１１２ａ，１１２ｂはゲート信号線、１
１３は画素電極、１１４はＴＦＴ形成位置である。ま
た、（図１２）は（図１１）のＢ−Ｂ´線での断面図で
ある。（図１２）において、１２５はＩＴＯからなる対
向電極、１２４はＴＮ液晶、１２２はＴＦＴおよび信号
線などが形成されたアレイ基板、１２１は対向基板、１
２３はブラックマトリックス（以後、ＢＭと呼ぶ）であ
る。（図１１）および（図１２）から明らかなように、
従来の液晶パネルは画素ごとに画素電極１１３に印加す
る信号を制御するためＴＦＴが形成されており、対向基
板１２１にはＴＦＴおよび信号線上の液晶が表示とは関
係がない動きを行う現象（以後、光もれと呼ぶ）をみえ
なくするためにＢＭ１２３が形成されている。

【０００７】また、対向基板１２１とアレイ基板１２２
間は通常４〜６μｍの間隔で配置され、液晶パネルの周
辺部は封止樹脂９６で封止され、この間隔にＴＮ液晶が
注入された構造となっている。また、画素電極１１３は
ゲート信号線１１２ａ，１１２ｂおよびソース信号線１
１１ａ，１１１ｂとは所定間隔あけて形成されている。
この間隔は、アレイ基板の作製時のマスクあわせ精度の
ため生じる。なお（図１３）は（図１１）の等価回路図
である。

【０００８】（図１４）にＴＮ液晶表示装置の動作説明
図を示す。（図１４）において、１４１，１４２は偏光
板、１４３は偏光方向、１４４は透明電極（以後、ＩＴ
Ｏと呼ぶ）、１４５は液晶分子、１４６は信号源、１４
７はスイッチである。（図１４）に示すように、オフ状
態では入射偏光が９０度回転し、オン状態では回転せず
に透過する。したがって、２枚の偏光板１４１，１４２
の偏光方向が直交していれば、オフ状態では光が透過、
オン状態では遮断される。ただし、偏光方向が互いに平
行であればこの逆になる。以上のようにＴＮ液晶パネル
は光を変調し画像を表示する。

【０００９】以下、従来の液晶投写型テレビについて図
面を参照しながら説明する。（図１５）は従来の液晶投
写型テレビの構成図である。（図１５）において、１５
１は集光光学系、１５２は赤外線を透過させる赤外線カ
ットミラー、１５３ａは青色光反射ダイクロイックミラ
ー（以後、ＢＤＭと呼ぶ）、１５３ｂは緑色光反射ダイ
クロイックミラー（以後、ＧＤＭと呼ぶ）、１５３ｃは
赤色光反射ダイクロイックミラー（以後、ＲＤＭと呼
ぶ）、１５４ａ，１５４ｂ，１５４ｃ，１５６ａ，１５
６ｂ，１５６ｃは偏光板、１５５ａ，１５５ｂ，１５５
ｃは透過型のＴＮ液晶表示装置、１５７ａ，１５７ｂ，
１５７ｃは投写レンズ系である。なお、投写レンズ系は
差しさわりがない時は総称して投写レンズと呼ぶ。ま
た、説明に不要な構成物、たとえばフィールドレンズな
どは図面から省略している。

【００１０】以下、従来の液晶投写型テレビの動作につ
いて（図１５）を参照しながら説明する。まず集光光学
系１５１から出射された白色光はＢＤＭ１５３ａにより
青色光（以後、Ｂ光と呼ぶ）が反射され、このＢ光は偏
光板１５４ａに入射される。ＢＤＭ１５３ａを透過した
光はＧＤＭ１５３ｂにより緑色光（以後、Ｇ光と呼ぶ）
が反射され偏光板１５４ｂに、また、ＲＤＭ１５３ｃに
より赤色光（以後、Ｒ光と呼ぶ）が反射され偏光板１５
４ｃに入射される。偏光板では各色光の縦波成分または
横波成分の一方の光のみを透過させ、光の偏光方向をそ
ろえて各液晶表示装置１５５ａ，１５５ｂ，１５５ｃに
照射させる。

【００１１】この際、５０％以上の光は前記偏光板で吸
収され、透過光の明るさは最大でも半分以下となってし
まう。各液晶表示装置は映像信号により前記透過光を変
調する。変調された光はその変調度合のより各偏光板１
５６ａ，１５６ｂ，１５６ｃを透過し、各投写レンズ系
１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃに入射して、このレンズ
によりスクリーン（図示せず）に拡大投映される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述した説明からも明
らかなように、ＴＮ液晶表示装置を用いた液晶投写型テ
レビでは液晶表示装置に直線偏光を入射させる必要があ
るため、偏光板を前記表示装置の前後に配置する必要が
ある。そのため、前記偏光板により光が損失してしま
う。したがって、スクリーンに拡大投映した際、低い画
面輝度しか得られないという課題がある。そこで、本発
明の液晶表示装置および液晶投写型テレビでは高分子分
散液晶を用いている。高分子分散液晶には、液晶と高分
子の分散状態によって、大きく２つのタイプに分けられ
る。

【００１３】１つは、水滴状の液晶が高分子中に分散し
ているタイプである。液晶は、高分子中に不連続な状態
で存在する。以後、このような液晶をＰＤＬＣと呼び、
また、前記液晶を用いた液晶パネルをＰＤ液晶表示装置
と呼ぶ。もう１つは、液晶層に高分子のネットワークを
張り巡らせたような構造を採るタイプである。ちょうど
スポンジに液晶を含ませたような格好になる。液晶は、
水滴状とならず連続に存在する。以後、このような液晶
をＰＮＬＣと呼び、また、前記液晶を用いた液晶表示装
置をＰＮ液晶表示装置と呼ぶ。この２種類の液晶表示装
置で画像を表示するためには光の散乱・透過を制御する
ことにより行なう。

【００１４】ＰＤＬＣは、液晶が配向している方向で屈
折率が異なる性質を利用する。電圧を印加していない状
態では、それぞれの水滴状液晶は不規則な方向に配向し
ている。この状態では、高分子と液晶に屈折率の差が生
じ、入射光は散乱する。ここで電圧を印加すると液晶の
配向方向がそろう。液晶が一定方向に配向したときの屈
折率をあらかじめ高分子の屈折率と合わせておくと、入
射光は散乱せずに透過する。これに対して、ＰＮＬＣは
液晶分子の配向の不規則さそのものを使う。不規則な配
向状態、つまり電圧を印加していない状態では入射した
光は散乱する。一方、電圧を印加し配列状態を規則的に
すると光は透過する。

【００１５】なお、前述のＰＤＬＣおよびＰＮＬＣの液
晶の動きの説明はあくまでもモデル的な考え方である。
本発明はＰＤ液晶表示装置とＰＮ液晶表示装のうち一方
に限定するものではないが、説明を容易にするためＰＤ
液晶表示装置を例にあげて説明する。また、ＰＤＬＣお
よびＰＮＬＣを総称して高分子分散液晶と呼び、ＰＤ液
晶表示装置およびＰＮ液晶表示装置を総称して高分子分
散液晶表示装置と呼ぶ。また、高分子分散液晶表示装置
に注入する液晶を含有する液体を総称して液晶溶液また
は樹脂と呼び、前記液晶溶液の樹脂成分が重合硬化した
状態をポリマーと呼ぶ。

【００１６】まず、高分子分散液晶の動作について（図
１６（ａ）（ｂ））を用いて簡単に述べる。（図１６
（ａ）（ｂ））は高分子分散液晶表示装置の動作の説明
図である。（図１６（ａ）（ｂ））において、１６１は
アレイ基板、１６２は画素電極、１６３は対向電極、１
６４は水滴状液晶、１６５はポリマー、１６６は対向基
板である。画素電極１６２にはＴＦＴ等が接続され、Ｔ
ＦＴのオン・オフにより画素電極に電圧が印加されて、
画素電極上の液晶配向方向を可変させて光を変調する。

【００１７】（図１６（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１６４は不
規則な方向に配向している。この状態ではポリマー１６
５と液晶とに屈折率差が生じ入射光は散乱する。ここで
（図１６（ｂ））に示すように画素電極に電圧を印加す
ると液晶の方向がそろう。液晶が一定方向に配向したと
きの屈折率をあらかじめポリマーの屈折率と合わせてお
くと、入射光は散乱せずにアレイ基板１６１より出射す
る。

【００１８】以上のように、高分子分散液晶表示装置は
偏光板を用いないため、光利用効率が高く、非常に高輝
度の表示画像が得られる。しかし、液晶表示装置として
用いようとすると以下の課題がある。水滴状液晶は液晶
溶液に紫外線を照射し、樹脂成分を重合させてポリマー
化し、液晶とポリマーとの相分離を行なわせて作製す
る。そのため、従来のＴＮ液晶表示装置のようにＢＭが
対向基板に形成されていると、重合させる際、紫外線が
ＢＮにより遮光され、ＢＭの下層の液晶溶液が重合反応
しない。そのため、高分子分散液晶表示装置はＢＭを形
成することができない。

【００１９】しかし、従来の液晶パネルで説明したよう
に、ＴＦＴおよび特にソース信号線上とその近傍の液晶
は、表示とは関係なく配向・非配向の動作を行い光を変
調する。ＢＭは前記変調光を視覚的に見えなくする重要
な役割がある。したがって、ＢＭがないとソース信号線
にはたえず信号が印加されているから、前記信号線の近
傍、つまり画素電極とソース信号線間のギャップ間に光
もれが発生する。この光抜けは、コントラストを大幅に
低下させ、また表示画像の品位を劣化させる。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、第１の本発明の液晶表示装置は、隣接した画素電極
がソース信号線の幅以下の距離間隔をあけて形成され、
かつ、前記画素電極間が前記ソース信号線の上方位置と
なるように絶縁膜を介して配置されたものであり、前記
ソース信号線と、前記ソース信号線と隣接して形成され
たソース信号線に、逆極性の映像信号を印加し、かつ、
所定周期で前記映像信号の極性を反転させることを特徴
とするものである。また、第２の本発明の液晶表示装置
は、１画素に対し２つのＴＦＴを形成し、前記２つのＴ
ＦＴが互いに異なるゲート信号線およびソース信号線に
接続された画素構造において、隣接した画素電極が前記
ソース信号線の幅以下の距離間隔をあけて形成され、か
つ、前記画素電極間が前記ソース信号線の上方位置とな
るように絶縁膜を介して配置されたものであり、前記ソ
ース信号線と、前記ソース信号線と隣接して形成された
ソース信号線に、逆極性の映像信号を印加し、かつ、所
定周期で前記映像信号の極性を反転させることを特徴と
するものである。

【００２１】本発明の液晶投写型テレビは第１または第
２の本発明の液晶表示装置を用いて構成したものであ
り、また、緑光変調用の液晶表示装置に印加する映像信
号の極性を赤および青光変調用の液晶表示装置に印加す
る映像信号の極性と逆極性で駆動する。また、投写光学
系としては、シュリーレン光学系を用い、散乱光を遮光
し、平行光をスクリーンに投写することにより、高輝度
・高コントラストの画像表示を実現できるものである。

【００２２】

【作用】本発明の液晶表示装置は画素電極とソース信号
線とを重ねて形成しているので、ＢＭを形成しておらず
とも画素電極とソース信号線間の光もれはなくなる。し
かし、画素電極とソース信号線とを重ねることにより寄
生容量が発生するが、隣接したソース信号線間に逆極性
の信号を印加することにより、寄生容量を打ち消す。

【００２３】

【実施例】以下、図面を参照しながら、第１の本発明の
液晶表示装置について説明する。（図１）は第１の本発
明の一実施例における液晶表示装置の一画素の平面図で
ある。また、（図３）は（図１）のＡ−Ａ´線での断面
図である。なお、各図面は理解を容易にするために説明
に不要な箇所は省略しており、モデル的に描いている。
以上のことは以下の図面に対しても同様である。さら
に、（図２）は（図１）の等価回路図である。（図１）
（図２）および（図３）において、１１ａ，１１ｂはソ
ース信号線、１２ａ，１２ｂはゲート信号線、１３はＴ
ＦＴ形成位置、１４はＩＴＯなどからなる画素電極、３
５はＩＴＯからなる対向電極、３１は対向基板、３２は
ソース信号線およびＴＦＴなどが形成されたアレイ基
板、３３は絶縁膜である。

【００２４】通常、材質としてはＳ_iＮ_x，Ｓ_iＯ₂または
Ｔ_aＯ_xなどが既当し、また、その膜厚としては、０．０
５μｍ以上に形成される。さらに、その膜厚としていは
０．２μｍ以上あることが好ましく、ピンホール発生に
より、画素電極１４とソース信号線が短絡しないように
形成する。また、一画素の大きさとしては２０μｍ〜１
００μｍまた、ソース信号線の線幅は３μｍ〜１５μｍ
程度である。なお、画素電極１４の下層部に位置する絶
縁膜３３は形成しなくてもよい。（図２）に示す２２
ａ，２２ｂは画素電極とソース信号線とを重ねて形成し
たことによる寄生容量を示している。

【００２５】本発明の液晶表示装置に用いる基板の形成
方法としては、ガラス基板上にソース・ゲート信号線等
の信号線およびＴＦＴを形成後、前記基板上に絶縁膜３
３を蒸着する。次に画素電極１４のためにＩＴＯ薄膜を
前記絶縁膜上に形成し、このＩＴＯ薄膜のパターニング
を行なって完成する。この際、画素電極１４とＴＦＴの
ドレイン端子を接続するようにパターニングする。ここ
まで、作製された基板をアレイ基板と呼ぶ。

【００２６】次に、前述のように形成されたアレイ基板
を用いて液晶パネルに組み立てる方法について説明す
る。液晶パネルの組立方法としては、前に説明したアレ
イ基板３２の周辺部にファイバーが含有された封止樹脂
を液晶の注入口を残して塗布し、一方、対向基板２１に
は所定の液晶層の膜厚を得るためのビーズを散布する。
ビーズ径として５μｍ〜２０μｍが好ましく、中でも１
０μｍ〜１５μｍが最も好ましい。前に述べたファイバ
ー径は前記ビーズ径に適合する径のものが用いられる。

【００２７】次に対向基板３１にアレイ基板３２を位置
決めし、貼り合わせる。その後加熱して封止樹脂を硬化
させる。次に前記貼り合わせたパネルを真空室にいれ、
基板３１と３２間を真空状態にする。その後、注入口を
液晶溶液にひたしたのち、真空室の真空をやぶる。する
と液晶溶液は注入口より前記基板内に注入される。液晶
溶液の液晶材料としてはネマチック液晶、スメクチック
液晶、コレステリック液晶が好ましく、単一もしくは２
種類以上の液晶性化合物や液晶性化合物以外の物質も含
んだ混合物であっても良い。なお、先に述べた液晶材料
のうちシアンビフェニル系のネマスチック液晶が最も好
ましい。樹脂材料としては透明なポリマーが好ましく、
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂のいずれで
あっても良いが、先に述べたように製造工程の容易さ、
液晶相との分離等の点より紫外線硬化タイプの樹脂を用
いるのが好ましい。

【００２８】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。また、紫外線を照射することによって樹脂
のみ重合反応を起こしてポリマーとなり、液晶のみ相分
離する。この際、樹脂分と比較して液晶の量が少ない場
合には独立した粒子状の水滴状液晶が形成されるし、一
方液晶の量が多い場合は、樹脂マトリクスが液晶材料中
に粒子状、またはネットワーク状に存在し、液晶が連続
層を成すように形成される。この際に水滴状液晶の粒子
径、もしくはポリマーネットワークの孔径がある程度均
一で、かつ大きさとしては０．１μｍ〜数μｍの範囲で
なければ入射光の分散性能力が悪く、コントラストが上
がらない。この為にも紫外線硬化樹脂のように短時間で
硬化が終了しうる材料でなければならない。また、液晶
材料と樹脂材料の配合比は９：１〜１：９であり、中で
も２：１〜１：２の範囲が好ましい。

【００２９】次に前述のように作製された本発明の液晶
表示装置の液晶パネルの駆動回路および駆動方法につい
て説明する。（図１７）は駆動回路の説明図である。
（図１７）において、１７１は入力されたビデオ信号を
液晶パネルの電気光学的特性範囲に適合するように増幅
するアンプであり、通常、高分子分散液晶パネルは立ち
あがり電圧が１．５〜２．０Ｖであり、最大透過率に
なる電圧はほぼ６．０〜７．０Ｖであるからこの範囲に
適合するように映像信号のペデスタルレベルおよび振幅
の範囲となるように増幅される。次に利得調整されたビ
デオ信号は位相分割回路１７２に入力される。位相分割
回路１７２は入力されたビデオ信号の正極性と負極性の
２つのビデオ信号を出力する。

【００３０】次に位相分割回路１７２から出力される２
つの正負のビデオ信号は出力切り換え回路１７３に入力
される。出力切り換え回路１７３はフィールドごとに極
性を反転させたビデオ信号を出力し、このビデオ信号を
ソースドライブＩＣ１７５に出力する。このようにフィ
ールドごとに極性を反転させるのは、液晶に交流電圧が
印加されるようにし、液晶の劣化を防止するためであ
る。ソースドライブＩＣ１７５はドライブ制御回路１７
７からの制御信号により、ビデオ信号のレベルシフト・
Ａ／Ｄ変換などを行ない、ゲートドライブＩＣ１７６と
同期をとって液晶パネル１７４に印加する。

【００３１】次に駆動方法について説明する。先にも述
べたように、液晶パネル１７４にはフィールドごとに極
性を反転させた信号を印加する。それに加えて隣接した
ソース信号線には互いに逆極性の信号を印加する。この
逆極性とは、ある時刻に第１のソース信号線に正極性の
信号が印加されておれば、第１のソース信号線に隣接し
た第２のソース信号線には負極性の信号が印加されてい
ることを意味する。当然のことながら、第１と第２のソ
ース信号線に印加される信号は極性が異なるだけでな
く、表示画像によって映像信号の振幅値は異なる。

【００３２】その時の状態を（図１８（ａ）（ｂ））に
示す。（図１８（ａ）（ｂ））において、１つの四角形
は１画素を意味し、＋表示は正極性の電圧を保持してい
ることを、また−表示は負極性の電圧を保持しているこ
とを示している。（図１８（ａ））の状態をある時刻つ
まりあるフィールドでの駆動状態とすると、１フィール
ド後の駆動状態は（図１８（ｂ））のごとくなる。以上
のように隣接したソース信号線に互いに逆極性の信号を
印加するのは以下の理由による。

【００３３】（図２）に示すように、画素電極１４とソ
ース信号線１１ａ，１１ｂには寄生容量２２ａ，２２ｂ
が発生する。（図２）に示すように、ソース信号線１１
ａに＋極性の信号が、ソース信号線１１ｂに−極性の信
号が印加されているとする。今、信号の極性が異なるだ
けで、ソース信号線１１ａと１１ｂに印加される信号の
振幅値がほぼ同一とし、また寄生容量２２ａと２２ｂの
容量がほぼ等しいとすると、画素電極１４には寄生容量
２２ａ，２２ｂが打ち消しあい、電位の変動は発生しな
い。したがって、画素電極１４とソース信号線を重ねた
ことにより発生した寄生容量が全く存在しないと見なし
うる。一方、高分子分散液晶表示装置では、ＢＭを形成
しないが、本発明の液晶表示装置では画素電極１４とソ
ース信号線を重ねて形成しているため、画素電極１４の
周辺部の光ぬけは発生しない。

【００３４】以下、図面を参照しながら、第２の本発明
の液晶表示装置について説明する。（図４）は第２の本
発明の一実施例における液晶表示装置の一画素の平面図
である。（図４）において、４１ａ，４１ｂはＴＦＴ形
成位置である。なお、ＴＦＴを一画素に２つ形成した他
は断面図等は（図３）と同様であるので省略する。（図
４）から明らかなように、第２の本発明の液晶表示装置
は一画素に２個のＴＦＴを形成している。その等価回路
図を（図５）に示す。（図５）において、５１ａ，５１
ｂはＴＦＴ、５２ａ，５２ｂはＴＦＴのドレイン・ソー
ス間に発生する寄生容量である。また、ＴＦＴ５１ａと
５１ｂは異なるゲートおよびソース信号線に接続されて
いる。駆動回路および駆動方法については第１の本発明
の実施例で説明した液晶表示装置と同一であるので説明
を省略する。

【００３５】第２の本発明の液晶表示装置は（図５）か
らも明かなように、対角位置に２個のＴＦＴを形成した
ため、一画素の左右で画素電極とソース信号線と重なる
面積が等しい。したがって、寄生容量２２ａと２２ｂは
容量は完全に等しくなる。第１の本発明の液晶表示装置
のＴＦＴ２１にはドレイン・ソース間の寄生容量があ
る。したがって、第１の本発明の液晶表示装置では、ソ
ース信号線１１ａと画素電極１４との寄生容量はＴＦＴ
２１のドレイン・ソース間の寄生容量と寄生容量２２ａ
を加えた容量であり、一方、ソース信号線１１ｂと画素
電極１４との寄生容量は寄生容量２２ｂのみである。ゆ
えに寄生容量のアンバランスが生じる。このことよりソ
ース信号線に印加された電圧により画素電極１４の電位
は多少動く。

【００３６】しかし、（図５）に示すように、第２の本
発明の液晶表示装置では、ソース信号線１１ａ，１１ｂ
と画素電極１４間の容量は等しくなる。したがって、第
１の本発明の液晶表示装置で説明した駆動方法を用いれ
ば、ソース信号線に印加された電圧により、画素電極１
４の電位は全く左右されなくなる。ゆえに、第１の本発
明と比較して高コントラストの表示を行なえる。

【００３７】以下、図面を参照しながら本発明の液晶投
写型テレビについて説明する。（図６）は本発明の液晶
投写型テレビの一実施例の構成図である。ただし、説明
に不要な構成要素は省略している。（図６）において６
１は集光光学系であり、内部に凹面鏡および光発生手段
として２５０Ｗのメタルハライドランプを有している。
また、凹面鏡は有視光のみを反射させるように構成され
ている。さらに集光光学系６１の出射端には紫外線カッ
トフィルタが配置されている。６２は赤外線を透過させ
有視光のみを反射させる赤外線カットミラーである。た
だし、赤外線カットミラー６２は集光光学系６１の内部
に配置してもよいことは言うまでもない。また、６３ａ
はＢＤＭ、６３ｂはＧＤＭ、６３ｃはＲＤＭである。な
お、ＢＤＭ６３ａからＲＤＭ６３ｃの配置はこの順序に
限定するものではなく、また、最後のＲＤＭ６３ｃは全
反射ミラーにおきかえてもよいことは言うまでもない。
６４ａ，６４ｂおよび６４ｃは第１または第２の本発明
の高分子分散液晶パネルである。

【００３８】なお、前記液晶パネルは光のハレーション
・反射を防止するため、少なくとも光入射面には反射防
止膜を形成している。６５ａ，６５ｂおよび６５ｃはレ
ンズ、６７ａ，６７ｂおよび６７ｃは投写レンズ、６６
ａ，６６ｂおよび６６ｃはしぼりとしてのアパーチャで
ある。なお、６５，６６および６７でシュリーレン光学
系を構成している。また、特に支障のないかぎり６５，
６６および６７の組合わせを投写レンズ系と呼ぶ。ま
た、アパーチャはレンズ６５のＦＮｏ．が大きいときに
は必要がない。

【００３９】投写レンズ系の配置等は、以下のとおりで
ある。まず、高分子分散液晶パネル６４とレンズ６５と
の距離Ｌと、レンズ６５とアパーチャ６６までの距離は
ほぼ等しくなるように配置される。また、レンズ６５は
集光角θが約６度以下になるものが選ばれる。また、ア
パーチャ６６の開口径Ｄは前述の距離Ｌが１０ｃｍとす
ると１ｃｍ程度に設定される。以上のような投写レンズ
系は各液晶パネルを透過した平行光線を透過させ、各液
晶パネルで散乱した光を透過させる役割を果たす。その
結果、スクリーン上に高コントラストのフルカラー表示
が実現できる。アパーチャの開口径Ｄを小さくすればコ
ントラストは向上する。しかし、スクリーン上の画像輝
度は低下する。

【００４０】本発明の液晶パネルの液晶層の膜厚が、１
０〜１５μｍの時、少なくともレンズの集光角θは８度
以下にする必要があった。中でも６度前後が最適であ
り、その時、コントラストは画面中心部で２００：１で
あり、リア方式で４０インチスクリーンに投写した際、
ＣＲＴ投写型テレビと比較して、それ以上の画面輝度を
得ることができた。なお、その時のアパーチャの開口径
は１０ｍｍ、距離Ｌは１００ｍｍ前後であった。より具
体的には（図６）に示す構成図は（図７）に示す斜視図
で示される。（図７）において、７１，７２はレンズ、
７３はミラー、７４ａ，７４ｂおよび７４ｃは投写レン
ズまたは投写レンズ系である。

【００４１】以下、本発明の液晶投写型テレビの動作に
ついて説明する。なお、Ｒ・Ｇ・Ｂ光のそれぞれの変調
系については、ほぼ同一動作であるのでＢ光の変調系に
ついて例にあげ説明する。まず、集光光学系６１から白
色光が照射され、この白色光のＢ光成分はＢＤＭ６３ａ
により反射される。このＢ光は高分子分散液晶パネル６
４ａに入射する。高分子分散液晶パネル６４ａは（図１
６）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を制御し、光を変調する。散乱した
光はアパーチャ６６ａ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６６ａを通過する。変調され
た光は投写レンズ６７ａによりスクリーン（図示せず）
に拡大投映される。以上のようにして、スクリーンには
画像のＢ光成分が表示される。同様に高分子分散液晶パ
ネル６４ｂはＧ光成分の光を変調し、また、高分子分散
液晶パネル６４ｃはＲ光成分の光を変調して、スクリー
ン上にはカラー画像が表示される。

【００４２】以下、本発明の液晶投写型テレビの駆動回
路および駆動方法について説明する。（図１９）は本発
明の液晶投写型テレビの一実施例における駆動回路の説
明図である。（図１９）において、６４ｃはＲ光を変調
する液晶パネル、６４ｂはＧ光を変調する液晶パネル、
６４ａはＢ光を変調する液晶パネル、また、Ｒ₁とＲ₂お
よびトランジスタＱでベースに入力されたビデオ信号の
正極性と負極性のビデオ信号を作る位相分割回路を構成
しており、（図１７）における１７２が既当する。１９
１ａ，１９１ｂおよび１９１ｃはフィールドごとに極性
を反転させた交流ビデオ信号を液晶パネルに出力する出
力切り換え回路である。ビデオ信号は所定値に利得調整
されたのち、Ｒ・Ｇ・Ｂ光に対応する信号に分割され
る。このビデオ信号をそれぞれビデオ信号（Ｒ）、・ビ
デオ信号（Ｇ）・ビデオ信号（Ｂ）とする。

【００４３】ビデオ信号（Ｒ）（Ｇ）（Ｂ）はそれぞれ
位相分割回路に入力され、この回路により正極性と負極
性の２つのビデオ信号が作られる。次に前記２つのビデ
オ信号はそれぞれの出力切り換え回路１９１ａ，１９１
ｂ，１９１ｃに入力され、フィールドごとに極性を反転
させたビデオ信号が出力される。このようにフィールド
ごとに極性を反転させるのは、先にも述べたように液晶
に交流電圧が印加されるようにして液晶の劣化を防止す
るためである。次にそれぞれの出力切り換え回路１９１
ａ，１９１ｂ，１９１ｃからのビデオ信号は、（図１
７）に示すソースドライブＩＣ１７５に入力される。ド
ライブ制御回路１７７はソースドライブＩＣ１７５とゲ
ートドライブＩＣ１７６との同期をとり、液晶パネルに
画像を表示させる。

【００４４】次に人間の眼の視感度について説明する。
人間の眼は波長５５５ｎｍ付近が最高感度となってい
る。光の３原色では緑が一番高く、つぎが赤で、青がも
っとも鈍感である。この感度に比例した輝度信号を得る
ためには、赤色を３０％、緑色を６０％、青色を１０％
加えればよい。したがって、テレビ映像で白色を得るた
めにはＲ：Ｂ：Ｇ＝３：６：１の比率で加えればよい。
また、先にも述べたように液晶は交流駆動を行なう必要
がある。この交流駆動は液晶パネルの対向電極に印加す
る電圧（以後、コモン電圧と呼ぶ）に対して、正極性と
負極性の信号が交互に印加されることにより行なわれ
る。本実施例では液晶パネルに正極性の信号が印加し視
感度ｎの強さの光を変調している状態を＋ｎ、負極性の
信号が印加し視感度ｎの強さの光を変調している状態を
−ｎとあらわす。

【００４５】例えばＲ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１の光が液晶
パネルに照射されており、ＲとＢ用の液晶パネルに正極
性の信号が印加され、Ｇ用の液晶パネルに負極性の信号
が印加されておれば＋３・−６・＋１とあらわすものと
する。なお、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１はＮＴＳＣのテレ
ビ映像の場合であって、液晶投写型テレビでは光源のラ
ンプ，ダイクロイックミラーの特性などにより上記比率
は異なってくる。（図１９）では＋３・−６・＋１と示
されているとおり、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１の光が照射
され、ＲとＢ用の液晶パネルには正極の信号がＧ用の液
晶パネルには負極性の信号が印加されているところを示
している。１フィールド後は−３・＋６・−１と表現さ
れる信号印加状態となる。

【００４６】（図２０）に各液晶パネルへの印加信号波
形を示す。（図２０（ａ））はＲ光を変調する液晶表示
装置６４ｃの信号波形、図２０（ｂ）はＧ光を変調する
液晶表示装置６４ｂの信号波形、図２０（ｃ）はＢ光を
変調する液晶表示装置６４ａの信号波形である。（図２
０（ａ）（ｂ）（ｃ））から明らかなように、Ｇ光変調
用の信号波形をＲ・Ｂ光変調用の信号波形と逆極性にし
ている。通常、液晶表示装置には同一信号が印加されて
いても偶数フィールドと奇数フィールドでわずかに画素
に保持される電圧に差が生じる。これは、ＴＦＴのオン
電流およびオフ電流が映像信号の極性により異なる、あ
るいは配向膜などの正電界と負電界での保持特性の違い
により生じる。この違いによりフリッカという現象があ
らわれる。

【００４７】しかし、本発明の液晶投写型テレビでは
（図１８）に示すように隣接したソース信号線間の信号
の極性をかえ、また（図２０）に示すようにＧ光変調用
の信号をＲ・Ｂ光変調用の信号と逆極性にすることによ
り、フリッカが視覚的に見えることを防止できる。な
お、Ｇ光変調用の信号を他と逆極性にしたのは、光の強
度がＲ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１であり、信号の極性および
人間の視覚を考慮したとき（Ｒ＋Ｂ）：Ｇ＝（３＋
１）：６＝４：６となり、ほぼ４：６でつりあうように
するためである。

【００４８】なお、本実施例の液晶表示装置においては
透過型液晶パネルのように表現したが、これに限定する
ものではなく、反射型の構造を取ってもよいことは明ら
かである。その際は画素電極は金属物質で形成すればよ
い。また、画素電極とソース信号線のみを重ねて形成す
る例で説明したが、これに限定するものではなく、ゲー
ト信号線と画素電極をも重ねて形成するようにしてもよ
い。

【００４９】また、（図６）において投写レンズ系をシ
ュリーレン光学系として説明したがこれに限定するもの
ではなく、たとえば（図８）に示すように平行光を遮光
体８１で遮光し、散乱光をスクリーンに投映する中心遮
へい型の光学系を用いてもよい。また、本発明の液晶表
示装置の構成はＴＦＴに限定するものではなく、ダイオ
ードなどの２端子素子をスイッチング素子として用いる
液晶表示装置でも有効であることは明らかである。

【００５０】また、（図３）において光はアレイ基板側
から入射させるとしたが、対向基板から入射させても同
様の効果が得られることは明らかである。したがって、
本発明の液晶表示装置および液晶投写型テレビは光の入
射方向に左右されるものではない。また、基板３２はガ
ラス基板としたが、これに限定するものではなく、たと
えばシリコンなどの半導体基板であってもよいことは明
らかである。

【００５１】また、本発明の液晶投写型テレビの実施例
においては、リアタイプ液晶投写型ＴＶのように表現し
たが、これに限定するものではなく反射型スクリーンに
画像を投映するフロントタイプ液晶投写型ＴＶでもよい
ことは言うまでもない。また、ダイクロイックミラーに
より色分離を行なうとしたがこれに限定するものではな
く、たとえば吸収型色フィルタを用いて、色分離を行な
ってもよい。

【００５２】また、本発明の液晶投写型テレビにおいて
は、Ｒ・ＧおよびＢ光の変調系において投写レンズ系を
それぞれ１つずつ設けているが、これに限定するもので
はなく、たとえばミラーなどを用いて液晶パネルにより
変調された表示画像を１つにまとめてから１つの投写レ
ンズ系に入射させてもよいことは言うまでもない。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、本発明の液晶表示装置
は、ソース信号線の上層に絶縁膜を介して画素電極を形
成し、画素電極と画素電極の隙間がソース信号線の線幅
以下で、かつ、前記画素電極間の隙間がソース信号線の
上方位置に配置され、隣接したソース信号線に互いに逆
極性の映像信号を印加し、さらには１画素に２つのＴＦ
Ｔを配置し第１の容量と第２の容量を完全に等しくする
という構成を具備することにより、ソース信号線などに
印加されている映像信号の影響で画素周辺部に発生する
光ぬけを大幅に低減すると共に、前記構成で生ずる寄生
容量を相殺し画素電極の電位変動を除去することで、対
向電極上にブラックマトリックスを形成せずとも表示コ
ントラストおよび画像品位を大幅に向上できる。液晶投
写型テレビは特にコントラストの高さが画像品位の向上
に与える影響が顕著である。したがって、本発明の液晶
表示装置を液晶投写型テレビに用いることにより特にそ
の効果は有効となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の本発明の一実施例における液晶表示装置
の一画素の平面図である。

【図２】図１の等価回路図である。

【図３】図１のＡ−Ａ´線での断面図である。

【図４】第２の本発明の一実施例における液晶表示装置
の一画素の平面図である。

【図５】図４の等価回路図である。

【図６】本発明の液晶投写型テレビの一実施例の構成図
である。

【図７】本発明の液晶投写型テレビの一実施例の斜視図
である。

【図８】本発明の液晶投写型テレビに適用しうる中心遮
光型投写レンズ系の説明図である。

【図９】従来の液晶パネルの平面図である。

【図１０】従来の液晶パネルの等価回路図である。

【図１１】従来の液晶パネルの一画素部の平面図であ
る。

【図１２】図１１のＢ−Ｂ´線での断面図である。

【図１３】図１１の等価回路図である。

【図１４】ＴＮ液晶パネルの動作の説明図である。

【図１５】従来の液晶投写型テレビの構成図である。

【図１６】高分子分散液晶表示装置の説明図である。

【図１７】本発明の液晶表示装置の駆動回路の説明図で
ある。

【図１８】本発明の液晶表示装置の駆動方法の説明図で
ある。

【図１９】本発明の液晶投写型テレビの駆動回路の説明
図である。

【図２０】本発明の液晶投写型テレビの駆動方法の説明
図である。

【符号の説明】

１１ソース信号線１２ゲート信号線１３ＴＦＴ形成部１４，１６２画素電極２１，５１ＴＦＴ２２，５２寄生容量３１，１６６対向基板３２，１６１アレイ基板３３絶縁膜３４高分子分散液晶層３５，１６３対向電極４１ＴＦＴ形成位置６１集
光光学系６２紫外線カットミラー６３ダイクロイッ
クミラー６４高分子分散液晶パネル６５，７１，７
２，８１レンズ６６アバーチャ６７投写レンズ７
３ミラー７４投写レンズ系８２遮光体８３投写
レンズ１６４水滴状液晶１６５ポリマー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｋ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マトリックス状に配置された光透過性を
有する画素電極と前記画素電極に信号を印加するソース
信号線とが形成された第１の電極基板と、対向電極が形成された第２の電極基板と、前記第１の電極基板と第２の電極基板間に狭持された液
晶層と、前記ソース信号線に映像信号を印加する信号印加手段と
を具備し、隣接した前記画素電極が前記ソース信号線の幅以下の距
離間隔をあけて形成され、かつ、前記画素電極間が前記
ソース信号線の上方位置となるように、絶縁手段を介し
て配置され、前記信号印加手段は、前記ソース信号線の第１のソース
信号線と前記第１のソース信号線に隣接して形成された
第２のソース信号線に、逆極性の映像信号を印加し、か
つ、所定周期で前記映像信号の極性を反転させることを
特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】マトリックス状に配置された光透過性を
有する画素電極と、前記画素電極ごとに接続された第１
のトランジスタと第２のトランジスタと、前記トランジ
スタに信号を印加するゲート信号線およびソース信号線
とが形成された第１の電極基板と、対向電極が形成された第２の電極基板と、前記第１の電極基板と第２の電極基板間に狭持された液
晶層とを具備し、前記ソース信号線に映像信号を印加する信号印加手段と
を具備し、前記画素電極の右辺に第１のソース信号線が絶縁手段を
介して配置され、前記画素電極の左辺に第２のソース信号線が絶縁手段を
介して配置され、前記画素電極の上辺に第１のゲート信号線が配置され、前記画素電極の下辺に第２のゲート信号線が配置され、前記第１のトランジスタのゲート端子が前記第１のゲー
ト信号線に接続され、前記第１のトランジスタのソース端子が前記第１のソー
ス信号線または前記第２のソース信号線に接続され、前記第２のトランジスタのゲート端子が前記第２のゲー
ト信号線に接続され、前記第２のトランジスタのソース端子が前記第１のトラ
ンジスタが接続されていない前記第２のソース信号線ま
たは前記第１のソース信号線に接続され、隣接した前記画素電極が前記ソース信号線の幅以下の距
離間隔をあけて形成され、かつ、前記画素電極間が前記
ソース信号線の上方位置となるように、絶縁手段を介し
て配置され、前記信号印加手段は、前記第１のソース信号線と前記第
１のソース信号線に隣接して形成された第２のソース信
号線に、逆極性の映像信号を印加し、かつ、所定周期で
前記映像信号の極性を反転させることを特徴とする液晶
表示装置。
【請求項３】液晶層は高分子分散液晶であり、前記液晶層は光を照射することにより形成されるもので
あることを特徴とする請求項１または請求項２記載の液
晶表示装置。
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれかに記載
の液晶表示装置と、光発生手段と、前記光発生手段が放射する光を前記液晶表示装置に導く
光学伝達手段と、前記液晶表示装置で変調された光を投影する投写手段と
を具備することを特徴とする投写型表示装置。
【請求項５】請求項１から請求項３のいずれかに記載
の液晶表示装置と、光発生手段と、前記光発生手段が放射する光を前記液晶表示装置に導く
光学伝達手段と、前記液晶表示装置で変調された光を投影する投写手段と
を具備し、前記投写手段の集光角θが６度以下であることを特徴と
する投写型表示装置。
【請求項６】光発生手段と、前記光発生手段から放射された光を赤色光、緑色光およ
び青色光の光路に分割する光分割手段と、前記赤色光を変調する請求項１から請求項３のいずれか
に記載の第１の液晶表示装置と、前記緑色光を変調する請求項１から請求項３のいずれか
に記載の第２の液晶表示装置と、前記青色光を変調する請求項１から請求項３のいずれか
に記載の第３の液晶表示装置と、前記３つの液晶表示装置で変調された光を投影する投写
手段とを具備し、前記３つの液晶表示装置のいずれかに印加される映像信
号の位相と、他の液晶表示装置に印加する映像信号の位
相とが逆極性であることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項７】光発生手段と、前記光発生手段から放射された光を赤色光、緑色光およ
び青色光の光路に分割する光分割手段と、前記赤色光を変調する請求項３記載の第１の高分子分散
液晶表示装置と、前記緑色光を変調する請求項３記載の第２の高分子分散
液晶表示装置と、前記青色光を変調する請求項３記載の第３の高分子分散
液晶表示装置と、前記３つの液晶表示装置で変調された光を投影する投写
手段とを具備し、前記３つの液晶表示装置のいずれかに印加される映像信
号の位相と、他の液晶表示装置に印加する映像信号の位
相とが逆極性であることを特徴とする投写型表示装置。