JP3111495B2

JP3111495B2 - 液晶パネルおよびその製造方法および液晶投写型表示装置

Info

Publication number: JP3111495B2
Application number: JP7617291A
Authority: JP
Inventors: 博司高原; 秀樹大前
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-04-09
Filing date: 1991-04-09
Publication date: 2000-11-20
Anticipated expiration: 2015-11-20
Also published as: JPH04309922A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は軽量、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。しかし、大
画面化が困難であるなどの問題点も多い。そこで近年、
小型の液晶パネルの表示画像を投写レンズなどにより拡
大投映し大画面の表示画像を得る液晶投写型テレビがに
わかに注目をあつめてきている。現在、商品化されてい
る液晶投写型テレビには液晶の施光特性を利用したツイ
ストネマステック（以後、ＴＮと呼ぶ）液晶表示装置が
用いられている。

【０００３】まず、一般的な液晶パネルについて説明す
る。（図９）は液晶パネルの平面図である。（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）、９２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。

【０００４】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、１０５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、１１４ａ，１１４ｂは
ソース信号線、１１３ａ，１１３ｂはゲート信号線、１
１１は画素電極、１１２はＴＦＴ形成位置である。ま
た、（図１２）は（図１１）のＡ−Ａ’線での断面図で
ある。ただし、説明を容易にするため説明に不要な箇所
は省略している。（図１２）において、１２５は画素電
極、１２６はＩＴＯからなる対向電極、１２３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、１２４はＴＦＴである。
（図１１）および（図１２）より明らかなように、従来
の液晶パネルは画素ごとに画素電極１１１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１
２１には対向電極１２６が形成されている。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（図９）に示すよ
うな封止樹脂９６で封止され、前記間隔にＴＮ液晶が注
入された構造となっている。

【０００７】以下、図面を参照しながら、従来の液晶パ
ネルの製造方法について説明する。なお、（図１３
（ａ）〜（ｅ））は従来の液晶パネルの製造方法を説明
するための説明図である。（図１３）において、１３１
は封止樹脂である。まず、（図１３（ａ））に示すよう
にＴＦＴ１２４および画素電極１２５が形成されたアレ
イ基板１２２は素子面を上に向けて配置される。次に
（図１３（ｂ））で示すように、表示領域の周辺部をス
クリーン印刷技術などにより封止樹脂１３１が塗布され
る。一方、対向基板１２１は、（図１３（ｃ））で示す
ように対向電極１２６上に液晶層の所定ギャップを得る
ためにビーズ２３が散布される。その後、（図１３
（ｄ））に示すように、対向基板１２１上にアレイ基板
１２２を位置決めし、アレイ基板１２２と対向基板１２
１とをはりあわせる。その後、加熱または紫外線を照射
して封止樹脂を硬化させる。次に、前記基板を真空室に
入れ、アレイ基板１２２と対向基板１２１のギャップ内
を真空状態にした後、液晶の注入口を液晶に侵す。その
後、真空室の真空を破ると、ＴＮ液晶１２３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、
（図１３（ｅ））に示すように液晶パネルは完成する。

【０００８】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１４）は従来の液晶投
写型テレビの構成図である。（図１４）において、１４
１は集光光学系、１４２は赤外線を透過させる赤外線カ
ットミラー、１４３ａは青色光反射ダイクロイックミラ
ー（以後、ＢＤＭと呼ぶ）、１４３ｂは緑色光反射ダイ
クロイックミラー（以後、ＧＤＭと呼ぶ）、１４３ｃは
赤色光反射ダイクロイックミラー（以後、ＲＤＭと呼
ぶ）、１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ，１４６ａ，１４
６ｂ，１４６ｃは偏光板、１４５ａ，１４５ｂ，１４５
ｃは透過型のＴＮ液晶表示装置、１４７ａ，１４７ｂ，
１４７ｃ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。

【０００９】以下、従来の液晶投写型テレビの動作につ
いて（図１４）を参照しながら説明する。まず集光光学
系１４１から出射された白色光はＢＤＭ１４３ａ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１４４ａに入射される。同様にＢＤＭ１４３ａを透
過した光はＧＤＭ１４３ｂにより緑色光（以後、Ｇ光と
呼ぶ）が反射され偏光板１４４ｂに、また、ＲＤＭ１４
３ｃにより赤色光（以後、Ｒ光と呼ぶ）が反射され偏光
板１４４ｃに入射される。偏光板では各色光の縦波成分
または横波成分の一方の光のみを透過させ、光の偏光方
向をそろえて各液晶表示装置に照射させる。この際、５
０％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。

【００１０】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により各偏
光板１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃを透過し、各投写レ
ンズ系１４７ａ，１４７ｂ，１４７ｃに入射して、これ
らのレンズによりスクリーン（図示せず）に拡大投映さ
れる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述の説明でも明らか
なように、ＴＮ液晶を用いた液晶パネルでは、直線偏光
にして光を入射させる必要がある。したがって、液晶表
示装置の前後には偏光板を配置する必要がある。前述偏
光板は理論的に５０％以上の光を吸収してしまう。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。

【００１２】以上の課題を解決するため、本発明の液晶
パネル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。１つ
は、水滴状の液晶が高分子中に分散しているタイプであ
る。液晶は、高分子中に不連続な状態で存在する。以
後、このような液晶をＰＤＬＣと呼び、また、前記液晶
を用いた液晶パネルをＰＤ液晶パネルと呼ぶ。もう１つ
は、液晶層に高分子のネットワークを張り巡らせたよう
な構造を採るタイプである。ちょうどスポンジに液晶を
含ませたような格好になる。液晶は、水滴状とならず連
続に存在する。以後、このような液晶をＰＮＬＣと呼
び、また、前記液晶を用いた液晶パネルをＰＮ液晶パネ
ルと呼ぶ。前記２種類の液晶パネルにおける画像の表示
は、光の散乱・透過を制御することにより行なう。ＰＤ
ＬＣ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。

【００１３】これに対して、ＰＮＬＣは液晶分子の配向
の不規則さそのものを使う。不規則な配向状態、つまり
電圧を印加していない状態では入射した光は散乱する。
一方、電圧を印加し配列状態を規則的にすると光は透過
する。なお、前述のＰＤＬＣおよびＰＮＬＣの液晶の動
きの説明はあくまでもモデル的な考え方である。本発明
においてはＰＤ液晶パネルとＰＮ液晶パネルのうち一方
に限定するものではないが、説明を容易にするためＰＤ
液晶パネルを例にあげて説明する。また、ＰＤＬＣおよ
びＰＮＬＣを総称して高分子分散液晶と呼び、ＰＤ液晶
パネルおよびＰＮ液晶パネルを総称して高分子分散液晶
パネルと呼ぶ。また、高分子分散液晶パネルに注入する
液晶を含有する液体を総称して液晶溶液または樹脂と呼
び、前記液晶溶液の樹脂成分が重合硬化した状態をポリ
マーと呼ぶ。

【００１４】まず、高分子分散液晶の動作について（図
１５（ａ）（ｂ））を用いて簡単に述べる。（図１５
（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１５（ａ）（ｂ））において、１５１は
アレイ基板、１５２は画素電極、１５３は対向電極、１
５４は水滴状液晶、１５５はポリマー、１５６は対向基
板である。画素電極１５２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。
（図１５（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１５４は不規則な方向に
配向している。この状態ではポリマー１５５と液晶とに
屈折率差が生じ入射光は散乱する。ここで（図１５
（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１５１より出射する。

【００１５】高分子分散液晶は先にも述べたように水滴
状液晶により光を散乱あるいは前記水滴状液晶を光が透
過することにより画像表示を行なう。しかし、水滴状液
晶の形状と散乱光の波長には密接な関係がある。水滴状
液晶の粒子径が大きいと短波長の光は散乱されにくい。
逆に小さいと長波長の光は散乱されにくい。ＰＮＬＣに
おいてはポリマーの平均空隙間隔（以後、孔径と呼ぶ）
により大小により光の散乱特性は決まる。したがって、
同一の水滴状液晶の粒子径あるいは孔径で青・緑および
赤色光のすべての領域の波長の光を良好に変調すること
は困難である。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、第１の本発明の液晶パネルは、第１と第２のアレイ
基板間に第１の高分子分散液晶層と第２の高分子分散液
晶層とを配置し、前記第１の高分子分散液晶層と第２の
高分子分散液晶層間に透明電極層を形成したものであ
る。前記第１の高分子分散液晶層と第２の高分子分散液
晶層は、その高分子または液晶材料を変化させることに
より、あるいは紫外線光の照射条件を変えることにより
水滴状液晶の平均粒子径または平均孔径を変化させてい
る。

【００１７】第２の本発明の液晶パネルは、第１の電極
が形成された第１の基板と、第２の電極が形成された第
２の基板と、第１の高分子分散液晶層と、第２の高分子
分散液晶層と、第３の電極および第４の電極が配置され
た第３の基板とを具備し、前記第１の電極と前記第３の
電極間に前記第１の高分子分散液晶層が配置され、前記
第２の電極と前記第４の電極間に前記第２の高分子分散
液晶層が配置されていることを特徴とする。また、前記
第１の高分子分散液晶層と第２の高分子分散液晶層は、
その高分子または液晶材料を変化させることにより、あ
るいは紫外線光の照射条件を変えることにより水滴状液
晶の平均粒子径または平均孔径を変化させている。

【００１８】第１の本発明の液晶パネルの製造方法は、
第１の電極が形成された第１の基板と剥離手段との間に
第１の液晶を含有する樹脂を配置する第１の工程と、前
記液晶を含有する樹脂を硬化させて第１の液晶層を形成
する第２の工程と、前記第１の液晶層から前記剥離手段
を剥離し、前記第１の液晶層上に第３の電極を形成する
第３の工程と、前記第３の電極と第２の基板間に液晶を
含有する樹脂を注入し、前記液晶を含有する樹脂を硬化
させて第２の液晶層を形成する第４の工程とを有するこ
とを特徴とする。

【００１９】第２の本発明の液晶パネルの製造方法は、
第１の電極と第３の電極間に液晶を含有する樹脂を注入
する工程と、第４の電極と第２の電極間に液晶を含有す
る樹脂を注入する工程と、第１および第２の基板側から
紫外線光を照射して前記液晶を含有する樹脂を硬化させ
て液晶層を形成する工程とを有し、前記第１の基板側か
ら照射する紫外線光の照射条件と前記第２の基板側から
照射する紫外線光の照射条件とを異ならせる。

【００２０】本発明の液晶投写型テレビは、光発生手段
と、請求項１から請求項７のいずれかに記載の液晶パネ
ルと、前記光発生手段からの光を前記液晶パネルに導く
光学手段と、液晶パネルで変調された光を投射する投射
手段とを具備することを特徴とする。

【００２１】

【作用】本発明の液晶パネルは水滴状液晶の平均粒子径
あるいは孔径が異なる２層構造の高分子分散液晶層を有
するものである。水滴状液晶の平均粒子径あるいは孔径
が小さいと短波表の散乱特性がよく、大きいと長波長の
散乱特性がよい。本発明の高分子分数液晶層のうち１層
の平均粒子径あるいは孔径はもう一方の層より大きくし
ている。したがって、青色光の短波長から赤色光の長波
長まで幅広い波長領域の光を良好に変調することができ
る。また各高分子分散液晶層は画素電極と対向電極に狭
持されており、液晶に電圧が印加されやすく液晶の応答
速度も２０ミリ秒以下と高速である。

【００２２】また、本発明の液晶パネルの製造方法は本
発明の液晶パネルを作製するためのものである。これら
は２層の高分子分散液晶層を形成しているにもかかわら
ず、容易な液晶パネルの作製を実現している。

【００２３】本発明では高分子分散液晶を用いているた
め、従来の液晶投写型テレビに比較して２倍以上の画面
の高輝度を実現できる。また、高分子分散液晶パネルは
特に赤色光等の長波長領域で散乱特性が悪く、前記液晶
パネルを用いて投写型テレビを構成したとき、コントラ
ストが低いという課題があったが、本発明の液晶パネル
を赤色光の変調用として用いたことにより、すべての波
長領域において散乱特性が良好になり、コントラストも
２００：１以上を実現できる。

【００２４】

【実施例】以下、図面を参照しながら第１の本発明の液
晶パネルについて説明する。（図１）は第１の本発明の
液晶パネルの断面図である。（図１）において、１３
ａ，１３ｂはアレイ基板、１２ａ，１２ｂは画素電極、
１１ａ，１１ｂはＴＦＴ、１４は対向電極、１５ａ，１
５ｂは高分子分散液晶層である。（図１）から明らかな
ように、高分子分散液晶層１３ａはアレイ基板１３ａと
対向電極１４に狭持され、また高分子分散液晶層１３ｂ
はアレイ基板１３ｂと対向電極１４に狭持されている。
液晶層の膜厚は５〜２０μｍであり、中でも８〜１２μ
ｍが良好前後である。画素電極１２ａと１２ｂは相対す
る位置に配置され、光がスムーズに透過できるように構
成されている。対向電極１４は従来の液晶パネルと同様
に基板周辺部で電気的にコモン電圧が印加されるよう構
成されている。以下、より詳しい説明は第１の本発明の
液晶パネルの製造方法で説明する。

【００２５】以下、第１の本発明の液晶パネルの製造方
法について説明する。第１の本発明の液晶パネルの製造
方法は（図１）に示す液晶パネルの製造方法である。

【００２６】（図２（ａ）〜（ｅ））は第１の本発明の
液晶パネルの製造方法を説明するための説明図である。
（図２（ａ）〜（ｅ））において、２１はフッ素樹脂２
２がコーティングされたガラス基板、２３はビーズであ
る。

【００２７】まず、アレイ基板１３ａ上に液晶溶液を塗
布する。液晶溶液としては、トリメチロールプロパント
リアクリレート１０部、および２−ヒドロキシエチルア
クリレート１０部、およびアクリルオリゴマー（東亜合
成化学（株）製「Ｍ−１２００」）２３部、及び光硬化
開始剤としてメルク社製「ダロキュア１１７３」を０．
５部、液晶としてＢＤＨ社製「Ｅ７」を５０部混合した
ものである。

【００２８】塗布方法としてはスクリーン印刷などの印
刷技術、スピンナーなどを用いる方法などがある。液晶
溶液の液晶としてはシアノビフェニル系が最もよく、樹
脂はアクリル系がよい。前記液晶溶液は樹脂と液晶の体
積比率が１０：１〜１：１０のものを用い、中でも２：
１〜１：２が適当である。液晶溶液にビーズを拡散して
おいてもよい。液晶溶液は塗布前に脱泡処理を行なって
おく。

【００２９】前記ビーズ２３は直径５μｍ〜３０μｍの
ものを用い、好ましくは１０〜２０μｍのものを用い
る。また、ビーズはあらかじめアレイ基板１３ａ上に散
布しておいてもよい。所定時間放置した後、紫外線を照
射して前記樹脂を相分離させる。また、さらに平滑度を
高めるため液晶溶液塗布後、フッ素樹脂２２がコーティ
ングされたガラス基板２１を前記液晶溶液上に重ねる方
法もある。この際、空気がはいりこまないように、アレ
イ基板端より重ねる。その時の状態を（図２）に示す。

【００３０】次に、ガラス基板２１上から加圧し、ガラ
ス基板２１とアレイ基板１３ａの間隔がビーズの直径に
なるようにする。加圧の方法としては、ローラーなどで
基板端から加圧していく方法などがあげられる。つぎに
ガラス基板２１側から紫外線を照射すると液晶溶液は光
硬化性樹脂のみ硬化し相分離を起こして水滴状液晶が形
成される。

【００３１】液晶と樹脂の混合比によって水滴状液晶の
状態は決定され、液晶が５０重量％以下で高分子マトリ
ックス内に独立して存在する球状の液晶ドロップレット
となり、それ以上になると液晶滴同志はつながって連続
相となり３次元の網目構造となる。またこの液晶滴の平
均粒子径、もしくは平均空隙間隔は高分子マトリクスを
形成する際に照射する紫外線の強度によって決定され
る。本発明では高分子分散液晶層１５ａは９０Ｗ／ｃｍ
の強度のメタルハライドランプを用いて３ｍ／分のベル
トコンベア速度で照射して硬化させた。このようにして
得られた高分子分散液晶パネルの液晶滴の平均粒子径は
約１．２μｍであった。

【００３２】以上のように硬化後、ガラス基板２１を用
いた場合は、ガラス基板２１を剥離して取り除く。この
際、フッ素樹脂は離形性が良いため、ガラス基板２１の
端に圧力をかけることにより容易に剥離できる。次に、
前記高分子分散液晶層１５ａ上に光の透過性を有する薄
膜たとえばＩＴＯ薄膜１４を形成する。これが対向電極
つまり共通電極となる。この状態を（図２（ｄ））に示
す。なお、ＩＴＯ薄膜はＳｎＯ₂薄膜であってもよい。

【００３３】次に前記対向電極上にビーズ２３を散布す
る。一方、アレイ基板１３ｂの周辺部に封止樹脂を塗布
し、対向電極１４が形成されたアレイ基板１３ａとアレ
イ基板１３ｂをはりあわせる。この際、相対する画素電
極１２ａと１２ｂは精度よく上下に重なるようにはりあ
わせる。その後、加熱または紫外線を照射して封止樹脂
を硬化させる。次に前記基板を真空室に入れ、アレイ基
板１３ｂと対向電極１４間を真空状態とした後、液晶の
注入口を先に示した液晶溶液に侵す。その後、真空室の
真空を破ると、液晶溶液はアレイ基板１３ｂと対向電極
１４間に注入される。その後、５０Ｗ／ｃｍの強度のメ
タルハライドランプを用い２ｍ／分のベルトコンベア速
度で照射し、液晶溶液を硬化させた。このようにして得
られた高分子分散液晶層１５ｂの水滴状液晶の平均粒径
は約２．０μｍであった。以上のようにして完成した液
晶パネルを（図２（ｅ））に示す。

【００３４】以下、図面を参照しながら第２の本発明の
液晶パネルについて説明する。（図３）は第２の本発明
の液晶パネルの断面図である。（図３）において、３１
ａ，３１ｂはガラスよりなる対向基板３２の両面に形成
された対向電極である。対向基板３２の厚みは１．２ｍ
ｍ以下がよく好ましくは０．８ｍｍ以下がよい。高分子
分散液晶層１５ａ，１５ｂの膜厚は５〜２０μｍがよ
く、中でも８〜１２μｍが良好である。（図３）から明
らかなように、高分子分散液晶層１５ａはアレイ基板１
３ａと対向電極３１ａに狭持され、高分子分散液晶層１
５ｂはアレイ基板１３ｂと対向電極３１ｂに狭持されて
いる。画素電極１２ａと１２ｂは上下に相対する位置に
配置され、高分子分散液晶層１５ａ，１５ｂが透過状態
の時、スムーズに光が透過できるよう構成されている。
対向電極３１ａ，３１ｂは基板周辺部で電気的にコモン
電圧が印加されるように構成されている。以下、より詳
しい説明は第２の本発明の液晶パネルの製造方法で説明
する。

【００３５】以下、第２の本発明の液晶パネルの製造方
法について説明する。第２の本発明の液晶パネルの製造
方法は（図３）に示す液晶パネルの製造方法である。
（図４（ａ）〜（ｅ））は第２の本発明の液晶パネルの
製造方法を説明するための図である。（図４）におい
て、４１ａ，４１ｂは封止樹脂である。まず、アレイ基
板１３ａの周辺部に封止樹脂４１ａをスクリーン印刷な
どの手法を用いて塗布する。この状態を（図４（ｂ））
に示す。

【００３６】一方、対向基板３２上にビーズ２３を散布
し、また、アレイ基板１３ｂにも封止樹脂４１ｂを塗布
すると同時にビーズ２３を散布する。この状態を（図
（ｃ））に示す。次に対向基板３２とアレイ基板１３ａ
を位置あわせをおこないはりあわせる。さらに前記基板
とアレイ基板１３ｂとも位置あわせ加圧する。その後、
加熱または紫外線を照射して封止樹脂４１ａ，４１ｂを
硬化させる。その状態を（図４（ｄ））に示す。次に前
記基板を真空室に入れ、アレイ基板と対向基板間を真空
状態にした後、液晶の注入口を第１の本発明の液晶パネ
ルの製造方法で示した液晶溶液に侵す。その後、真空室
の真空を破ると液晶溶液は前記基板間に注入される。最
後に紫外線を照射するが、上方から１００Ｗ／ｃｍの強
度のメタルハライドランプを用い下方から５０Ｗ／ｃｍ
のメタルハライドランプにて３０秒間照射する。すると
高分子分散液晶層１５ａの水滴状液晶の平均粒子径は約
１．２μｍ、高分子分散液晶層１５ｂの水滴状液晶の平
均粒子径は約２．０μｍであった。なお、紫外線を基板
の上方および下方から照射するとしたがこれに限定する
ものではなく、上方からのみ照射してもよい。その際は
上方からの光は画素電極１２ａ、対向電極３１ａなどに
より減衰し、高分子分散液晶層１５ｂには照射されにく
くなる。したがって、水滴状液晶の平均粒子径は大きく
なる。

【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５）は本発明の液晶
投写型テレビの構成図である。ただし、説明に不要な構
成要素は省略している。（図５）において、５１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の
メタルハライドランプの２５０Ｗ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５１の出射端には紫外線カットフィル
タが配置されている。５２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５２は集光光学系５１の内部に配置し
てもよいことは言うまでもない。また、５３ａは青色ダ
イクロイックミラー（以下、ＢＤＭと呼ぶ）、５３ｂは
緑色ダイクロイックミラー（以下、ＧＤＭと呼ぶ）、５
３ｃは赤色ダイクロイックミラー（以下、ＲＤＭと呼
ぶ）である。なお、ＢＤＭ５３ａからＲＤＭ５３ｃの配
置は（図５）に示した順序に限定するものではなく、ま
た、最後のＲＤＭ５３ｃ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。

【００３８】５４ａ，５４ｂおよび５４ｃは高分子分散
液晶パネルであり、特に５４ｃ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。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。５５ａ，５
５ｂおよび５５ｃはレンズ、５７ａ，５７ｂおよび５７
ｃは投写レンズ、５６ａ，５６ｂおよび５６ｃはしぼり
としてのアパーチャである。なお、５５，５６および５
７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５５，５６および５７の組を投写レンズ
系と呼ぶ。また、アパーチャはレンズ５５のＦＮｏ．が
大きいとき必要がないことは明らかである。

【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５４とレンズ５５と
の距離Ｌと、レンズ５５とアパーチャ５６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５５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５６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】高分子分散液晶パネルの液晶層の膜厚が、
１０〜１５μｍ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インチスクリーンおよびスクリー
ンゲイン５に投写した際、４００ｆｔの明るさを実現で
き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。ま
た、本発明の液晶投写型テレビに用いた高分子分散液晶
パネルの水滴状液晶の平均粒子径は、液晶パネル５４
ａ，５４ｂについては約１．０μｍ。液晶パネル５４ｃ
については２層構造であり、それぞれ１．２μｍおよび
２．０μｍであった。液晶パネル５４ａ，５４ｂについ
ては青色光から緑色光まで散乱特性が非常によく、ま
た、液晶パネル５４ｃについては緑色光から赤色光まで
幅広い範囲で散乱特性が良好であった。

【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５５から白
色光が照射され、前記白色光のＢ光成分はＢＤＭ５３ａ
により反射される。前記Ｂ光は高分子分散液晶パネル５
４ａに入射する。前記高分子分散液晶パネルは（図１
５）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５６ａ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５６ａを通過する。変調され
た光は投写レンズ５７ａ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５４ｂはＧ光成分の光を変調し、また、高分子分散
液晶パネル５４ｃ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６）は本発明
の液晶投写型テレビの駆動回路の説明図である。（図
６）において、５４ｃはＲ光を変調する液晶パネル、５
４ｂはＧ光を変調する液晶パネル、５４ａ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いる。６１
ａ，６１ｂおよび６１ｃ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。それぞれのビデオ信
号（Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）は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。

【００４３】次に前記３つのビデオ信号はそれぞれの出
力切り換え回路６１ａ，６１ｂ，６１ｃに入力され、前
記回路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、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を回路から出力されるビデオ信
号はソースドライブＩＣ（図示せず）に入力される。制
御回路（図示せず）はソースドライブＩＣとゲートドラ
イブＩＣ（図示せず）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。前記交流駆動は液晶パネルの対向電極に印加す
る電圧、つまりコモン電圧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】たとえば、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６）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７）に各液晶パネルへの印加信号波形
を示す。（図７（ａ））はＲ光を変調する液晶パネル５
４ｃの信号波形、（図７（ｂ））はＧ光を変調する液晶
パネル５４ｂの信号波形、（図７（ｃ））はＢ光を変調
する液晶パネル５４ｃの信号波形である。（図７（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、液晶パネル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。
しかし、本発明の液晶投写型テレビでは（図７）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１：１となり
つりあうようにするためである。

【００４７】なお、本実施例の液晶パネルにおいては透
過型液晶パネルのように表現して説明したが、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。

【００４８】また、（図５）において投写レンズ系をシ
ュリーレン光学系と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集光して遮
光体８２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。

【００４９】また、本発明の液晶表示装置の構成はＴＦ
Ｔ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。

【００５０】また、本発明の液晶投写型テレビの実施例
においてはリア方式液晶投写型ＴＶのように表現して説
明したが、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方式液晶投写型ＴＶでもよ
いことは言うまでもない。さらに、本実施例の液晶投写
型テレビにおいては、ダイクロイックミラーにより色分
離を行なうとしたがこれに限定するものではなく、たと
えば吸収型色フィルタを用いて、色分離を行なってもよ
い。

【００５１】また、本実施例の液晶投写型テレビにおい
ては、Ｒ，ＧおよびＢ光の変調系において投写レンズ系
をそれぞれ１つずつ設けているが、これに限定するもの
ではなく、たとえばミラーなどを用いて液晶パネルによ
り変調された表示画像を１つにまとめてから１つの投写
レンズ系に入射させて投映する構成であってもよいこと
は言うまでもない。

【００５２】また、本発明の実施例において離形性の良
いガラス基板２１を用いるとしたが、これに限定するも
のではなく、たとえば離形性のよいフィルムを用いても
よい。この離形性のよいフィルムとはシリコン樹脂フィ
ルム，フッ素樹脂フィルム，ポリエチレン・ポリプロピ
レンの如きオレフィン系樹脂フィルムなどが該当する。
また、ガラス基板２２はフッ素樹脂をコーティングされ
たものとしたが、フッ素樹脂のみに限定するものではな
く、シリコン樹脂などをコーティングしたものであって
もよく、また基板はガラス基板に限定するものでもなく
金属基板であってもよいことは言うまでもない。

【００５３】

【発明の効果】以上にように、本発明の発明の液晶パネ
ルは、高分子分散液晶層を２層有しており、また、前記
２つの液晶層の水滴状液晶の平均粒子径あるいはポリマ
ーの平均孔径は異なった大きさにしているので、広い範
囲の波長の光に対して散乱特性が良好である。そのた
め、従来の液晶パネルでは短波長あるいは長波長の光の
散乱特性が悪く、コントラストを高くとれなかったが、
広い波長範囲で２００：１以上の高コントラストを実現
できる。従来、高分子分散液晶パネルで散乱特性を良好
にしようとすると液晶膜厚を厚くする必要があり、厚く
すると液晶の応答時間が長くなるという課題が発生して
いたが、本発明では２層の高分子分散液晶層をそれぞれ
画素電極と対向電極に狭持しているため、総合した液晶
膜厚が厚いにもかかわらず、液晶には大きな電圧が印加
され応答時間も２０ミリ秒以下と高速化を実現してい
る。

【００５４】また、本発明の液晶パネルの製造方法は本
発明の液晶パネルを作製するためのものである。これら
は２層の高分子分散液晶層を形成しているにもかかわら
ず、容易な液晶パネルの作製を実現している。

【００５５】また、従来の液晶投写型テレビではＴＮ液
晶を用いているため、光の５０％以上が吸収されてしま
い、画面の高輝度化あるいは大画面化に対応できなかっ
たが、本発明では高分子分散液晶を用いているため、従
来の液晶投写型テレビに比較して２倍以上の画面の高輝
度を実現できる。また、高分子分散液晶パネルは特に赤
色光等の長波長領域で散乱特性が悪く、前記液晶パネル
を用いて投写型テレビを構成したとき、コントラストが
低いという課題があったが、本発明の液晶パネルを赤色
光の変調用として用いたことにより、すべての波長領域
において散乱特性が良好になり、コントラストも２０
０：１以上を実現できる。

【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パネルの
断面図である。

【図２】第１の本発明の一実施例における液晶パネルの
製造方法の説明図である。

【図３】第２の本発明の一実施例における液晶パネルの
断面図である。

【図４】第２の本発明の一実施例における液晶パネルの
製造方法の説明図である。

【図５】本発明の液晶投写型テレビの一実施例における
構成図である。

【図６】本発明の液晶パネルの駆動回路の説明図であ
る。

【図７】本発明の液晶パネルの駆動回路の説明図であ
る。

【図８】本発明に係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】液晶パネルの等価回路図である。

【図１１】液晶パネルの一画素部の平面図である。

【図１２】従来の液晶パネルの断面図である。

【図１３】従来の液晶パネルの製造方法の説明図であ
る。

【図１４】従来の液晶投写型テレビの構成図である。

【図１５】高分子分散液晶表示装置の説明図である。

【符号の説明】

１１ＴＦＴ１２画素電極１４，３１対向電極１５高分子分散液晶層２１ガラス基板２２フッ素樹脂２３ビーズ３２対向基板４１封止樹脂５４高分子分散液晶パネル５６アパーチャ８２遮光体１３アレイ基板１５４水滴状液晶１５５ポリマー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1334 G02F 1/1347

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の電極と第３の電極間に第１の高分
子分散液晶層が配置され、前記第３の電極と第２の電極間に第２の高分子分散液晶
層が配置され、前記第１の高分子分散液晶層を構成する高分子および液
晶材料と前記第２の高分子分散液晶層を構成する高分子
および液晶材料のうち、少なくとも１つが異なっている
ことを特徴とする液晶パネル。
【請求項２】第１の電極が形成された第１の基板と、
第２の電極が形成された第２の基板と、第１の高分子分
散液晶層と、第２の高分子分散液晶層と、第３の電極と
を具備し、前記第１の電極と前記第３の電極間に前記第１の高分子
分散液晶層が配置され、前記第２の電極と前記第３の電極間に前記第２の高分子
分散液晶層が配置されていることを特徴とする液晶パネ
ル。
【請求項３】第１の電極が形成された第１の基板と、
第２の電極が形成された第２の基板と、第１の高分子分
散液晶層と、第２の高分子分散液晶層と、片面に第３の
電極がその反対面に第４の電極が形成または配置された
第３の基板とを具備し、前記第１の電極と前記第３の電極間に前記第１の高分子
分散液晶層が配置され、前記第２の電極と前記第４の電極間に前記第２の高分子
分散液晶層が配置され、第１の高分子分散液晶層を構成する高分子および液晶材
料と第２の高分子分散液晶層を構成する高分子および液
晶材料のうち、少なくとも１つが異なっていることを特
徴とする液晶パネル。
【請求項４】第１の電極が形成された第１の基板と、
第２の電極が形成された第２の基板と、第１の高分子分
散液晶層と、第２の高分子分散液晶層と、片面に第３の
電極がその反対面に第４の電極が形成または配置された
第３の基板とを具備し、前記第１の電極と前記第３の電極間に前記第１の高分子
分散液晶層が配置され、前記第２の電極と前記第４の電極間に前記第２の高分子
分散液晶層が配置され、前記第１の高分子分散液晶層の水滴状液晶の平均粒子径
およびポリマーの平均孔径と前記第２の高分子分散液晶
層の水滴状液晶の平均粒子径およびポリマーの平均孔径
とが異なっていることを特徴とする液晶パネル。
【請求項５】第１の高分子分散液晶層を構成する高分
子および液晶材料と第２の高分子分散液晶層を構成する
高分子および液晶材料のうち、少なくとも１つが異なっ
ていることを特徴とする請求項２記載の液晶パネル。
【請求項６】第１の電極と第３の電極間に第１の高分
子分散液晶層が配置され、前記第３の電極と第２の電極
間に第２の高分子分散液晶層が配置され、前記第１の高
分子分散液晶層の水滴状液晶の平均粒子径およびポリマ
ーの平均孔径と前記第２の高分子分散液晶層の水滴状液
晶の平均粒子径およびポリマーの平均孔径とが異なって
いることを特徴とする液晶パネル。
【請求項７】第１の電極と第２の電極と第３の電極の
うち、少なくとも複数の電極は、マトリックス状に配置
された画素電極であることを特徴とする請求項１または
請求項２または請求項３記載の液晶パネル。
【請求項８】第１の電極が形成された基板上に液晶を
含有する樹脂を塗布し、前記液晶を含有する樹脂を硬化
させて第１の液晶層を形成する第１の工程と、前記第１
の液晶層上に第３の電極を配置する第２の工程と、前記
第３の電極と第２の電極が形成された基板間に液晶を含
有する樹脂を注入し、前記液晶を含有する樹脂を硬化さ
せて第２の液晶層を形成する第３の工程とを有すること
を特徴とする液晶パネルの製造方法。
【請求項９】第１の電極が形成された第１の基板と剥
離手段との間に第１の液晶を含有する樹脂を配置する第
１の工程と、前記液晶を含有する樹脂を硬化させて第１の液晶層を形
成する第２の工程と、前記第１の液晶層から前記剥離手段を剥離し、前記第１
の液晶層上に第３の電極を形成する第３の工程と、第２の電極が形成された第２の基板と前記第３の電極間
に液晶を含有する樹脂を注入する第４の工程と、前記液晶を含有する樹脂を硬化させて第２の液晶層を形
成する第５の工程とを有することを特徴とする液晶パネ
ルの製造方法。
【請求項１０】第１の液晶を含有する樹脂を硬化させ
る紫外線光の照射条件と第２の液晶を含有する樹脂を硬
化させる紫外線光の照射条件とを異ならせていることを
特徴とする請求項８または請求項９記載の液晶パネルの
製造方法。
【請求項１１】第１の電極が形成された第１の基板
と、第２の電極が形成された第２の基板と、液晶を含有
する樹脂と、第３および第４の電極が形成された第３の
基板とを準備し、前記第１の電極と前記第３の電極間に液晶を含有する樹
脂を注入する工程と、前記第４の電極と前記第２の電極間に液晶を含有する樹
脂を注入する工程と、前記第１および前記第２の基板側
から紫外線光を照射して前記液晶を含有する樹脂を硬化
させて液晶層を形成する工程とを有し、前記第１の基板側から照射する紫外線光の照射条件と前
記第２の基板側から照射する紫外線光の照射条件とを異
ならせていることを特徴とする液晶パネルの製造方法。
【請求項１２】光発生手段と、請求項１から請求項７
のいずれかに記載の液晶パネルと、前記光発生手段から
の光を前記液晶パネルに導く光学手段と、液晶パネルで変調された光を投射する投射手段とを具備
したことを特徴とする液晶投写型表示装置。
【請求項１３】光発生手段と、前記光発生手段が発生
する光を複数の波長領域の光路に分離する光分離手段
と、前記複数の波長領域の光路のうち少なくとも光路の
光を変調する請求項１から請求項７のいずれかに記載の
液晶パネルと、液晶パネルで変調された光を投射する投射手段とを具備
したことを特徴とする液晶投写型表示装置。
【請求項１４】光発生手段と、前記光発生手段が発生
する光を第１の光路と第２の光路に分離する光分離手段
と、前記第１の光路の光を変調する請求項１から請求項
７のいずれかに記載の第１の液晶パネルと、前記第２の
光路の光を変調する請求項１から請求項７のいずれかに
記載の第２の液晶パネルと、前記液晶パネルで変調され
た光を投射する投射手段とを具備し、前記第１の液晶パネルに印加される映像信号の極性と前
記第２の液晶パネルに印加される映像信号の極性とが反
対となっていることを特徴とする液晶投写型表示装置。