JPH0511281A - Liquid crystal panel and liquid crystal projection type television using the same - Google Patents
Liquid crystal panel and liquid crystal projection type television using the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、主として小型の液晶パ
ネルに表示された画像をスクリーン上に拡大投映する液
晶投写型テレビおよび前記液晶投写型テレビに用いる液
晶パネルに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention mainly relates to a liquid crystal projection television for enlarging and projecting an image displayed on a small liquid crystal panel on a screen and a liquid crystal panel used for the liquid crystal projection television.
【０００２】[0002]
【従来の技術】液晶パネルは軽量、薄型など数多くの特
徴を有する為、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
かに注目を集めてきている。現在、商品化されている液
晶投写型テレビには偏光板を用いて液晶の旋光特性を利
用したツイストネマスチック（以後、ＴＮと呼ぶ）液晶
パネルが用いられている。2. Description of the Related Art Since a liquid crystal panel has many features such as light weight and thin shape, research and development have been actively conducted. However, there are many problems such as difficulty in increasing the screen size. Therefore, in recent years, a liquid crystal projection television, which enlarges and projects a display image on a small liquid crystal panel by a projection lens or the like to obtain a large-screen display image, has been suddenly attracting attention. At present, a twisted nematic (hereinafter referred to as TN) liquid crystal panel that uses a polarization property of liquid crystal by using a polarizing plate is used in a liquid crystal projection television that has been commercialized.
【０００３】（図９）は液晶パネルの等価回路図であ
る。Ｇ1〜Ｇmはゲート信号線であり、その一端はゲート
ドライブ回路９１に接続されている。Ｓ1〜Ｓnはソース
信号線であり、一端はソースドライブ回路９２に接続さ
れている。各画素はそれぞれ画素電極に信号を印加する
為の薄膜トランジスタ９３（以後、ＴＦＴと呼ぶ）を有
しており、また信号を保持する為の付加コンデンサ９４
が形成されている。９５は画素電極と対向電極間に狭持
された液晶であり、電気回路的にはコンデンサと見なす
ことができる。FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of a liquid crystal panel. G1 to Gm are gate signal lines, one end of which is connected to the gate drive circuit 91. S1 to Sn are source signal lines, one end of which is connected to the source drive circuit 92. Each pixel has a thin film transistor 93 (hereinafter referred to as a TFT) for applying a signal to a pixel electrode, and an additional capacitor 94 for holding a signal.
Are formed. Reference numeral 95 denotes a liquid crystal sandwiched between the pixel electrode and the counter electrode, which can be regarded as a capacitor in an electric circuit.
【０００４】（図１１）はアレイ基板１２２の一画素部
の平面図である。但し、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為のモデル的に描いている。
以上の事は以後の図面に対しても同様である。（図１
１）において、１１１はゲート信号線、１１２はソース
信号線、１１３は画素電極、１１４はＴＦＴである。FIG. 11 is a plan view of one pixel portion of the array substrate 122. However, parts unnecessary for the explanation are omitted, and they are drawn as a model to make the drawings easy to see.
The above is the same for the subsequent drawings. (Fig. 1
In 1), 111 is a gate signal line, 112 is a source signal line, 113 is a pixel electrode, and 114 is a TFT.
【０００５】以下、従来の液晶パネルについて説明す
る。（図１０）は従来の液晶パネルのうち対向電極基板
の平面図である。１０１はクロムなどで形成されたブラ
ックマトリックス、１０２はＩＴＯなどの透明電極で形
成された対向電極である。（図１０）において、ブラッ
クマトリックス１０１の記号イの部分はソース信号線の
上層に位置するように、ウの部分はＴＦＴの上層に、ア
の部分はゲート信号線の上層に、アレイ基板１２２と対
向電極基板１２１は貼り合わされる。A conventional liquid crystal panel will be described below. FIG. 10 is a plan view of a counter electrode substrate of a conventional liquid crystal panel. Reference numeral 101 is a black matrix formed of chromium or the like, and 102 is a counter electrode formed of a transparent electrode such as ITO. In FIG. 10, the black matrix 101 has a portion a on the source signal line, a portion c on the upper layer of the TFT, a portion a on the upper layer of the gate signal line, and an array substrate 122. The counter electrode substrate 121 is attached.
【０００６】（図１２）は従来のＴＮ液晶パネルの断面
図である。通常アレイ基板１２２と対向電極基板１２１
は４〜６μｍの間隔で保持され、前記基板間にネマチッ
ク液晶１２３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。また、対向電極
１０２および画素電極１１３上には配向膜（図示せず）
が形成され、ネマチック液晶がホモジニアスに配向する
ように配向処理がなされ、なお且つアレイ基板１２２と
対向基板１２１上でおよそ９０度方向が異なるように配
向処理がなされている。この結果ネマッチク液晶１２３
は分子長軸方向を基板と平行になし、上下基板間で９０
度ねじれた状態に配向している。通常、従来のＴＮ液晶
パネルに用いられるネマチック液晶は正の誘電率を有し
ている。FIG. 12 is a sectional view of a conventional TN liquid crystal panel. Normal array substrate 122 and counter electrode substrate 121
Are held at an interval of 4 to 6 μm, and nematic liquid crystal 123 is injected between the substrates. The periphery of the display area is sealed with a sealing resin (not shown). An alignment film (not shown) is formed on the counter electrode 102 and the pixel electrode 113.
Are formed, and the nematic liquid crystal is subjected to the alignment treatment so as to be homogeneously aligned, and further, the alignment treatment is performed so that the directions on the array substrate 122 and the counter substrate 121 are different by about 90 degrees. As a result, nematic liquid crystal 123
Makes the major axis of the molecule parallel to the substrate, and 90
Oriented in a twisted state. Generally, the nematic liquid crystal used in the conventional TN liquid crystal panel has a positive dielectric constant.
【０００７】以下、図面を参照しながら、従来の液晶投
写型テレビについて説明する。（図１３）は従来の液晶
投写型テレビの構成図である。メタルハライドランプな
どの投写光源１３２から照射された光はコンデンサレン
ズ１３３により集光されて、液晶パネル１３４の入射面
に配置された偏光板１３５ｂに入射する。液晶パネル１
３４は映像信号に基づき、各画素上のＴＮ液晶の配向状
態を変化させ、光を旋光させる。前記光は液晶パネル１
３４の出射面に配置された偏光板１３５ａにより出射す
る。この際、液晶パネル１３４の各画素上の液晶の変調
度合により、出射する光量は変化する。液晶パネル１３
４により変調された光は投写レンズ１３６でスクリーン
１３１に投映される。以上の説明は単色の場合である。
カラー画像を得るためには投写光源１３２からの白色光
をダイクロイックミラー等で赤色（以後、Ｒと呼ぶ）、
緑色（以後、Ｇと呼ぶ）、青色（以後、Ｂと呼ぶ）の３
原色に分離した後、それぞれの色を変調する液晶パネル
に入射させ、それぞれの液晶パネルで変調された光をス
クリーンに投映すればよい。A conventional liquid crystal projection television will be described below with reference to the drawings. FIG. 13 is a configuration diagram of a conventional liquid crystal projection television. Light emitted from the projection light source 132 such as a metal halide lamp is condensed by the condenser lens 133 and enters the polarizing plate 135b arranged on the incident surface of the liquid crystal panel 134. LCD panel 1
Reference numeral 34 changes the alignment state of the TN liquid crystal on each pixel based on the video signal to rotate the light. The light is the liquid crystal panel 1
The light is emitted by the polarizing plate 135a arranged on the emission surface of the light source 34. At this time, the amount of emitted light changes depending on the modulation degree of the liquid crystal on each pixel of the liquid crystal panel 134. LCD panel 13
The light modulated by 4 is projected on the screen 131 by the projection lens 136. The above description is for a single color.
In order to obtain a color image, white light from the projection light source 132 is red (hereinafter referred to as R) by a dichroic mirror or the like,
Green (hereinafter referred to as G) and blue (hereinafter referred to as B) 3
After being separated into the primary colors, they may be made incident on the liquid crystal panel that modulates each color, and the light modulated by each liquid crystal panel may be projected on the screen.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】前述の説明でも明かな
ように、ＴＮ液晶の旋光特性を用いた液晶パネルではパ
ネルの入出射面に偏光板を配置する必要がある。この偏
光板は理論的にも５０％以上の光を吸収してしまう。従
って、高輝度の画面表示ができないという課題がある。
従来の液晶パネルで高輝度の画面表示を得る為には各画
素の光透過量を大きくする必要がある。しかし近年、画
素は微細化の傾向にあり、各画素でのＴＦＴのしめる割
合が大きくなり、益々、光透過量は減少の傾向にある。
液晶パネルに入射させる光を強くすると高輝度化は手段
であるが、液晶パネルの温度を上昇させる結果となり、
パネル寿命を短くする。また、消費電力も増大する。As is apparent from the above description, in a liquid crystal panel using the optical rotation characteristic of TN liquid crystal, it is necessary to dispose a polarizing plate on the entrance / exit surface of the panel. Theoretically, this polarizing plate absorbs 50% or more of light. Therefore, there is a problem that high-luminance screen display cannot be performed.
In order to obtain a high-brightness screen display with a conventional liquid crystal panel, it is necessary to increase the light transmission amount of each pixel. However, in recent years, pixels tend to be miniaturized, the proportion of TFTs in each pixel increases, and the amount of light transmission tends to decrease more and more.
Increasing the intensity of light incident on the liquid crystal panel is a means to increase the brightness, but this results in raising the temperature of the liquid crystal panel.
Shorten panel life. In addition, power consumption also increases.
【０００９】以上のように従来の液晶パネルでは高輝度
の画面表示ができないという課題がある。従って、従来
の液晶パネルを用いた液晶投写型テレビは高輝度画面表
示あるいは大画面化に対応できないことは明らかであ
る。本発明は以上の課題を解決するものである。As described above, there is a problem that the conventional liquid crystal panel cannot display a high-luminance screen. Therefore, it is obvious that the liquid crystal projection type television using the conventional liquid crystal panel cannot support high brightness screen display or large screen display. The present invention solves the above problems.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の液晶パネルの対
向電極は２つのくしの歯が組合わさった形状をとる。前
記の形状の対向電極が形成された基板とアレイ基板間に
はネマチック液晶が注入されている。２つのくしの歯形
状の対向電極間には電界を印加し、前記電界によりネマ
チック液晶の屈折率を変化させている。屈折率が変化し
た部分はくしの歯状の電極にそって分布し、また周期的
に形成されるため回折格子の機能を有する。The counter electrode of the liquid crystal panel of the present invention has a shape in which two comb teeth are combined. Nematic liquid crystal is injected between the substrate on which the counter electrode having the above-mentioned shape is formed and the array substrate. An electric field is applied between two comb-teeth-shaped counter electrodes, and the refractive index of the nematic liquid crystal is changed by the electric field. The portion where the refractive index is changed is distributed along the comb-teeth-shaped electrode and is formed periodically so that it has a function of a diffraction grating.
【００１１】本発明の液晶投写型テレビは、本発明の液
晶パネルとシュリーレン光学系を用いる。本発明の液晶
パネル内に出現する回折格子により光は回折される。画
素電極への印加電圧により回折状態は変化し、シュリー
レン光学系より回折度合に応じて光は出射してスクリー
ンに投写される。The liquid crystal projection television of the present invention uses the liquid crystal panel of the present invention and the schlieren optical system. Light is diffracted by the diffraction grating appearing in the liquid crystal panel of the present invention. The diffraction state changes depending on the voltage applied to the pixel electrode, and light is emitted from the Schlieren optical system according to the degree of diffraction and projected onto the screen.
【００１２】[0012]
【作用】本発明の液晶パネルは各画素の対向電極の形状
をくしの歯状にしている。さらに、前記くしの歯状の電
極はくしの歯状の電極ＡとＢが互いに組合わさった配置
にしている。くしの歯状の電極のピッチは５〜２０μｍ
にする。くしの歯状の電極ＡとＢ間は１〜５μｍの間隔
があり、電気的に絶縁されている。くしの歯の根本は金
属物質で構成されるブラックマトリックスに接続されて
いる。くしの歯状の電極ＡとＢ間に電圧を印加するとく
しの歯状の電極ＡとＢの上の液晶はほとんど影響を受け
ないがくしの歯状の電極ＡＢ間では分子の方向が変化す
る。なお、くしの歯状の電極上は負の誘電率の液晶をホ
モジニアンスに配向しておく。液晶分子が立った状態と
寝た状態では屈折率が異なる。従って、くしの歯ＡとＢ
間に電圧を印加することにより異なる屈折率の層が周期
的にくりかえすパターンを生成できる。前記パターンは
回折格子と見なせる。画素電極に電圧が印加される時、
前述の回折格子により液晶パネルに入射した光は回折す
る。回折した光はシュリーレン光学系を透過する。画素
電極に電圧が印加されると、前記電圧により回折格子に
ひずみが生じ、回折される光の量は変化する。回折され
る光の量に応じてシュリーレン光学系を通過し、スクリ
ーンに投映できるようにすれば、画像を表示できる。In the liquid crystal panel of the present invention, the counter electrode of each pixel has a comb-like shape. Further, the comb-teeth-shaped electrodes are arranged such that the comb-teeth-shaped electrodes A and B are combined with each other. The pitch of the comb-shaped electrodes is 5 to 20 μm
To There is a distance of 1 to 5 μm between the comb-shaped electrodes A and B, and they are electrically insulated. The roots of the teeth of a comb are connected to a black matrix composed of a metallic substance. When a voltage is applied between the comb-teeth-shaped electrodes A and B, the liquid crystal on the comb-teeth-shaped electrodes A and B is hardly affected, but the direction of the molecules changes between the comb-teeth-shaped electrodes AB. On the comb-teeth-shaped electrode, a liquid crystal having a negative dielectric constant is oriented homogeneously. The refractive index differs between the standing state and the lying state of liquid crystal molecules. Therefore, comb teeth A and B
By applying a voltage in between, layers of different refractive index can be produced in a periodically repeating pattern. The pattern can be regarded as a diffraction grating. When voltage is applied to the pixel electrode,
The light incident on the liquid crystal panel is diffracted by the diffraction grating described above. The diffracted light passes through the schlieren optical system. When a voltage is applied to the pixel electrode, the voltage causes distortion in the diffraction grating, and the amount of diffracted light changes. An image can be displayed by allowing the light to pass through the schlieren optical system according to the amount of diffracted light and project it on the screen.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の液晶パ
ネルについて説明する。（図２）は本発明の液晶パネル
の対向電極基板の平面図である。また、（図３）は（図
２）のＡ−Ａ’線での断面図である。さらに、（図１）
は本発明の液晶パネルの断面図である。対向電極基板１
１は透明のガラス基板が用いられる。一例としてソーダ
ガラス，石英ガラスが例示される。また、１６，１６
ａ，１６ｂはストライプ状に形成された対向電極であ
る。前記対向電極材料としてはＩＴＯ等が例示される。
ピッチは５μｍ〜３０μｍであり、ストライプ状の対向
電極１６ａ，１６ｂ（以下、くしの歯電極と呼ぶ）間は
１〜５μｍの間隔が形成されている。くしの歯電極１６
ｂはブラックマトリックス１５ｂに接続され、くしの歯
電極１６ａはブラックマトリックス１６ａに接続され
る。ブラックマトリックス１５ａと１５ｂは電気的に絶
縁されている。ブラックマトリックスの形成材料として
はクロム、酸化クロム、アルミニウムなどが例示され
る。その膜厚は１０００オングストローム以上に形成
し、極力低抵抗に形成することが好ましい。なお、（図
１）ではガラス基板１１上に直接ブラックマトリックス
１５を形成したかのように図示したが、ブラックマトリ
ックス１５とガラス基板１１間に対向電極を構成するＩ
ＴＯ膜があってもよく、また、ブラックマトリックス１
５上にＩＴＯ膜があってもよい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The liquid crystal panel of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a plan view of the counter electrode substrate of the liquid crystal panel of the present invention. Further, (FIG. 3) is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of (FIG. 2). Furthermore (Fig. 1)
FIG. 3 is a sectional view of a liquid crystal panel of the present invention. Counter electrode substrate 1
1 is a transparent glass substrate. Examples include soda glass and quartz glass. Also, 16, 16
Reference numerals a and 16b are counter electrodes formed in a stripe shape. Examples of the counter electrode material include ITO.
The pitch is 5 μm to 30 μm, and an interval of 1 to 5 μm is formed between the stripe-shaped opposing electrodes 16a and 16b (hereinafter, referred to as comb tooth electrodes). Comb tooth electrode 16
b is connected to the black matrix 15b, and the comb tooth electrode 16a is connected to the black matrix 16a. The black matrices 15a and 15b are electrically insulated. Examples of the material for forming the black matrix include chromium, chromium oxide, aluminum and the like. It is preferable that the film thickness is 1000 angstroms or more, and the resistance is as low as possible. Although the black matrix 15 is directly formed on the glass substrate 11 in FIG. 1, the counter electrode I is formed between the black matrix 15 and the glass substrate 11.
There may be TO film, and black matrix 1
There may be an ITO film on the 5.
【００１４】ブラックマトリックス１５ａ，１５ｂの記
号アの部分はアレイ基板のゲート信号線上を遮光する部
分であり、イはソース信号線上を遮光する部分である。
なお、ブラックマトリックス１５は遮光等が必要でない
時はＩＴＯ等で形成してもよい。しかし、後述するくし
の歯電極に電圧を印加する必要上、ブラックマトリック
ス部はできる限り低抵抗に形成することが望ましい。The portions of the black matrixes 15a and 15b indicated by the symbol A are the portions which shield the gate signal lines of the array substrate from light, and the portions B are the portions which shield the source signal lines from the light.
The black matrix 15 may be formed of ITO or the like when light shielding or the like is not required. However, since it is necessary to apply a voltage to the comb tooth electrodes, which will be described later, it is desirable that the black matrix portion be formed to have a resistance as low as possible.
【００１５】（図１）に示すように本発明の液晶パネル
は反射構造をとっている。ＴＦＴ１８上にＳiＯ2，Ｓi
Ｎxなどの無機物質からなる絶縁層１３が形成されてお
り、前記絶縁層１３上に画素電極としての反射電極１４
が形成されている。反射電極１４とＴＦＴのドレイン端
子とは接続部１９で電気的にコンタクトがとられてい
る。対向電極１６上には配向膜が形成されている。前記
配向膜はネマチック液晶が負の誘電率を有する場合はホ
モジニアスに配向処理され、正の誘電率を有しする場合
は、ホメオトロピックに配向処理される。なお、ここで
はネマチック液晶が負の誘電率を有する場合を例にあげ
て説明する。As shown in FIG. 1, the liquid crystal panel of the present invention has a reflective structure. SiO2, Si on the TFT 18
An insulating layer 13 made of an inorganic material such as Nx is formed, and a reflective electrode 14 as a pixel electrode is formed on the insulating layer 13.
Are formed. The reflective electrode 14 and the drain terminal of the TFT are electrically connected at the connection portion 19. An alignment film is formed on the counter electrode 16. When the nematic liquid crystal has a negative dielectric constant, the alignment film is homogeneously aligned, and when the nematic liquid crystal has a positive dielectric constant, the alignment film is homeotropically aligned. Here, a case where the nematic liquid crystal has a negative dielectric constant will be described as an example.
【００１６】（図５）は本発明の液晶パネルにおける対
向電極基板の等価回路図である。５１ａ，５１ｂ，５１
ｃ，５１ｄは所定電圧を印加する為、あるいは対向電圧
を印加する為の接続端子である。前記端子はアレイ基板
上に形成された端子（図示せず）とカーボン等で接続を
とる。接続端子５１ａと５１ｂは電気的に絶縁状態に形
成されている。従って、接続端子５１ａと５１ｂ間に電
圧を印加することにより隣接するくしの歯電極１６ａ，
１６ｂ間に電位差を発生させることができる。FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the counter electrode substrate in the liquid crystal panel of the present invention. 51a, 51b, 51
Reference numerals c and 51d are connection terminals for applying a predetermined voltage or for applying a counter voltage. The terminals are connected to terminals (not shown) formed on the array substrate by carbon or the like. The connection terminals 51a and 51b are formed in an electrically insulated state. Therefore, by applying a voltage between the connection terminals 51a and 51b, the adjacent comb tooth electrodes 16a,
A potential difference can be generated between 16b.
【００１７】なお、くしの歯電極１６ａと１６ｂ間に間
隔をあけるとしたが、これに限定するものではない。例
えば（図４）に示す構成でもよい。（図４）は（図３）
と同様にＡ−Ａ’線での断面図であり、４１は絶縁膜で
ある。（図４）で明らかなように、ガラス基板１１上に
くしの歯電極１６ａを形成した後、絶縁膜４１を形成す
る。その後、くしの歯電極１６ｂを形成する。以上の様
に形成することにより、くしの歯電極１６ａ，１６ｂ間
に間隔をあける必要はない。Although it has been stated that a space is provided between the comb tooth electrodes 16a and 16b, the invention is not limited to this. For example, the configuration shown in (FIG. 4) may be used. (Figure 4) is (Figure 3)
Similarly, it is a cross-sectional view taken along the line AA ′, and 41 is an insulating film. As is clear from FIG. 4, after forming the comb tooth electrodes 16a on the glass substrate 11, the insulating film 41 is formed. After that, the comb tooth electrode 16b is formed. By forming as described above, it is not necessary to provide a space between the comb tooth electrodes 16a and 16b.
【００１８】以下、本発明の液晶パネルの動作について
説明する。ブラックマトリックス１５ａには共通電圧を
印加する。前記共通電圧とは画素電極上の液晶は交流駆
動を行なう必要があるが、その際のグランド電位であ
る。以後、この電位をＶｃと呼ぶ。一方、ブラックマト
リックス１５ｂには正と負の所定電圧Ｖｂを所定周期で
交互に印加する。その周期は一走査周期（以後、１Ｈと
呼ぶ）である。前記一走査周期とは（図９）に示すゲー
ト信号線Ｇ1にオン電圧が印加され、次のゲート信号線
Ｇ2がオン電圧されるまでの時間である。つまり、１Ｈ
毎にブラックマトリックス１５ｂには＋Ｖｂと−Ｖｂが
交互に印加される。ブラックマトリックス１５ａはくし
の歯電極１６ａと接続され、ブラックマトリックス１５
ｂはくしの歯電極１６ｂと接続されている。従って、く
しの歯電極１６ａには電圧Ｖｃが、くしの歯電極１６ｂ
には電圧＋Ｖｂと−Ｖｂが１Ｈ周期で交互に印加され
る。The operation of the liquid crystal panel of the present invention will be described below. A common voltage is applied to the black matrix 15a. The common voltage is the ground potential when the liquid crystal on the pixel electrode needs to be driven by alternating current. Hereinafter, this potential is referred to as Vc. On the other hand, the positive and negative predetermined voltages Vb are alternately applied to the black matrix 15b in a predetermined cycle. The cycle is one scanning cycle (hereinafter referred to as 1H). The one scanning cycle is the time from when the ON voltage is applied to the gate signal line G1 shown in FIG. 9 until the next gate signal line G2 is turned ON. That is, 1H
+ Vb and -Vb are alternately applied to the black matrix 15b every time. The black matrix 15a is connected to the comb tooth electrode 16a,
b is connected to the comb tooth electrode 16b. Therefore, the voltage Vc is applied to the comb tooth electrode 16a,
The voltages + Vb and -Vb are alternately applied to the IC in a 1H cycle.
【００１９】その状態をモデル的に示したものを（図
６）に示す。くしの歯電極１６ａと１６ｂ間には図の矢
印で示すような電界が生じる。くしの歯電極上は負の誘
電率の液晶がホモジニアスに配向されている。前記電界
により、くしの歯電極１６ａと１６ｂ間の液晶は分子短
軸方向を電界方向に向け、この部分の屈折率は基板より
垂直に入射してきた光線に対しては常光屈折率ｎoとな
る。一方、くしの歯電極１６ａと１６ｂ上の液晶は電界
のベクトル方向は液晶に対して垂直となるため、ほとん
ど動かない。およそ屈折率は常光屈折率ｎoと異常光屈
折率ｎeが混ざりあったものとなる。この屈折率をｎaと
する。以上のようにして、くしの歯電極間は見かけ上屈
折率はｎoとなりくしの歯電極間から離れるにしたがっ
て屈折率はｎaとなる。その状態をモデル的に示したの
が（図７）である。（図７）において記号Ａの部分が屈
折率ｎoの部分であり、Ｂの部分が屈折率ｎaである。く
しの歯電極１６ａ，１６ｂはストライプ状に形成されて
いる為、屈折率ｎaの部分はくしの歯電極に沿ってスト
ライプ状に生成される。屈折率ｎaの部分の広がり幅は
くしの歯電極１６ｂへの印加電圧を調整することにより
制御できる。A model showing the state is shown in FIG. An electric field is generated between the comb tooth electrodes 16a and 16b as shown by the arrow in the figure. A liquid crystal having a negative dielectric constant is homogeneously oriented on the comb tooth electrode. Due to the electric field, the liquid crystal between the comb-teeth electrodes 16a and 16b has the minor axis direction of the molecule oriented in the direction of the electric field, and the refractive index of this portion becomes the ordinary refractive index no for rays incident perpendicularly from the substrate. On the other hand, the liquid crystal on the comb-teeth electrodes 16a and 16b hardly moves because the vector direction of the electric field is perpendicular to the liquid crystal. The refractive index is a mixture of the ordinary light refractive index no and the extraordinary light refractive index ne. Let this refractive index be na. As described above, the apparent refractive index between the comb tooth electrodes becomes no, and the refractive index becomes na as the distance from the comb tooth electrodes increases. The state is shown as a model (FIG. 7). In FIG. 7, a portion A is a portion having a refractive index no, and a portion B is a refractive index na. Since the comb-teeth electrodes 16a and 16b are formed in a stripe shape, the portion having the refractive index na is formed in a stripe shape along the comb-teeth electrode. The spread width of the portion having the refractive index na can be controlled by adjusting the voltage applied to the comb tooth electrode 16b.
【００２０】以上のように生成されたストライプ状の屈
折率ｎoの部分とｎaの部分は屈折率が異なる部分が周期
的に繰り返している為、回折格子を形成する。従って、
液晶パネルに入射した光を回折させる。入射した光の波
長に応じて印加電圧Ｖｂの大きさを調整することによ
り、回折格子の幅，高さを可変できるから最も回折効率
が大きくなるように制御することは容易である。以上の
ようにして入射光は反射電極１４で反射されると共に、
生成された回折格子により回折されてパネルから出射さ
れる。The stripe-shaped portion having the refractive index no and the portion having the refractive index na, which are generated as described above, are periodically repeated with portions having different refractive indexes, so that a diffraction grating is formed. Therefore,
Diffracts light incident on the liquid crystal panel. Since the width and height of the diffraction grating can be varied by adjusting the magnitude of the applied voltage Vb according to the wavelength of the incident light, it is easy to control so as to maximize the diffraction efficiency. As described above, the incident light is reflected by the reflective electrode 14 and
It is diffracted by the generated diffraction grating and emitted from the panel.
【００２１】本発明の液晶パネルで映像を表示する為に
は反射電極１４に映像信号に応じて電圧を印加すればよ
い。画素電極に電圧を印加する動作は従来の液晶パネル
と同様である。反射電極１４には１フィールド毎に極性
の異なった信号を印加する。反射電極１４に電圧Ｖａが
印加されると、前記電圧はくしの歯電極１６ａと１６ｂ
間で生成している回折格子の状態に影響を与える。Ｖａ
が大きいほど回折格子をみだす方向に作用する。回折格
子はみだされると回折効率が低下する。また、回折方向
も変化する。回折格子が完全に消滅した場合はパネルへ
の入射光は全く回折されず、反射電極１４で反射されて
出射する。以上の理由により、反射電極１４に印加する
信号により光を変調することができる。In order to display an image on the liquid crystal panel of the present invention, a voltage may be applied to the reflective electrode 14 according to an image signal. The operation of applying a voltage to the pixel electrode is similar to that of the conventional liquid crystal panel. Signals having different polarities are applied to the reflective electrode 14 for each field. When the voltage Va is applied to the reflective electrode 14, the voltage comb electrodes 16a and 16b are formed.
Affects the state of the diffraction grating generated between them. Va
The larger the value, the more it acts in the direction of protruding the diffraction grating. If the diffraction grating is exposed, the diffraction efficiency will decrease. Also, the diffraction direction changes. When the diffraction grating is completely extinguished, the incident light on the panel is not diffracted at all, and is reflected by the reflective electrode 14 and emitted. For the above reason, the light can be modulated by the signal applied to the reflective electrode 14.
【００２２】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。本発明の液晶投写型テ
レビは光の変調素子として先に説明した本発明の液晶パ
ネルを用いる。（図８）は本発明の液晶投写型テレビの
構成図である。投写光源８３から発した投写光は、コン
デンサレンズ８４でミラー１６２に集束される。集光光
はミラー１６２で反射され、シュリーレンレンズ８５で
平行光線となって本発明の液晶パネル８６に入射する。
回折格子が完全に生成されている画素に入射した光は回
折され、シュリーレンレンズ８５により拡大されてスク
リーン８１に投映される。回折格子が完全に消滅した画
素に入射した光はそのまま反射し、１６２のミラー兼シ
ュリーレンストップで遮光される。前述の回折格子生成
と消滅の中間的状態の時は回折状態に応じた光がスクリ
ーン８１に投映される。本発明の液晶パネル８６は（図
９）に示す様に各画素にＴＦＴを形成した構成であるの
で、一画素ごとに回折格子の生成・消滅の制御が可能で
ある。また偏光板をも用いず、光を変調できる為、スク
リーン輝度も高くできる。The liquid crystal projection television of the present invention will be described below with reference to the drawings. The liquid crystal projection television of the present invention uses the above-described liquid crystal panel of the present invention as a light modulator. FIG. 8 is a configuration diagram of the liquid crystal projection television of the present invention. The projection light emitted from the projection light source 83 is focused on the mirror 162 by the condenser lens 84. The condensed light is reflected by the mirror 162, becomes parallel rays by the schlieren lens 85, and enters the liquid crystal panel 86 of the present invention.
The light incident on the pixel for which the diffraction grating is completely generated is diffracted, enlarged by the schlieren lens 85, and projected on the screen 81. The light incident on the pixel in which the diffraction grating has completely disappeared is reflected as it is, and is shielded by the mirror / Schlieren stop 162. In the intermediate state between generation and extinction of the diffraction grating, light corresponding to the diffraction state is projected on the screen 81. Since the liquid crystal panel 86 of the present invention has a structure in which a TFT is formed in each pixel as shown in FIG. 9, it is possible to control the generation and disappearance of the diffraction grating for each pixel. Further, since light can be modulated without using a polarizing plate, screen brightness can be increased.
【００２３】なお、本発明の液晶パネル実施例におい
て、液晶はネマチック液晶を用いるとしたが、これに限
定するものではなく、コレステリック液晶またはスメク
チック液晶等を用いてもよいことは言うまでもない。In the embodiments of the liquid crystal panel of the present invention, the nematic liquid crystal is used as the liquid crystal, but the liquid crystal is not limited to this, and it goes without saying that a cholesteric liquid crystal, a smectic liquid crystal or the like may be used.
【００２４】また、本発明の液晶投写型テレビにおいて
回折された光をシュリーレンレンズ８５でスクリーンに
投映するとしたが、これに限定するものではなく、回折
された光をシュリーレンストップで遮光されるシュリー
レン光学系にしてもよいことは言うまでもない。Although it has been stated that the diffracted light in the liquid crystal projection television of the present invention is projected on the screen by the schlieren lens 85, the present invention is not limited to this. Schlieren optics in which the diffracted light is blocked by the schlieren stop. It goes without saying that it may be a system.
【００２５】また、本発明の液晶パネルは反射型の液晶
パネルと説明したが、透過型に構成してもよい。その際
は反射電極１４をＩＴＯ等の透明電極で構成すればよ
い。Although the liquid crystal panel of the present invention has been described as a reflection type liquid crystal panel, it may be configured as a transmission type. In that case, the reflective electrode 14 may be formed of a transparent electrode such as ITO.
【００２６】さらに、（図８）は単色の液晶投写型テレ
ビの構成図を示しているが、投写画像をカラー化する為
には、投写光源８３から発した光をダイクロイックミラ
ーでＲ・Ｇ・Ｂに分離した後、前記光をそれぞれの色を
変調する液晶パネルに入射させればよい。前記液晶パネ
ルで変調された光をスクリーン光に投映することにより
カラー画像が得られる。Further, (FIG. 8) shows a configuration diagram of a monochromatic liquid crystal projection television, but in order to colorize the projected image, the light emitted from the projection light source 83 is converted into R, G, and G by a dichroic mirror. After separating into B, the light may be incident on the liquid crystal panel that modulates each color. A color image can be obtained by projecting the light modulated by the liquid crystal panel on the screen light.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上のように本発明の液晶パネルは偏光
板を用いない為、従来の偏光板を用いる液晶パネルに比
較して２倍以上の高輝度画面を得ることができる。ま
た、液晶パネル内に回折格子を形成している為、その回
折効果によりコントラストは１００以上を達成でき、階
調表示特性が非常に良好な高品位画像表示を実現でき
る。As described above, since the liquid crystal panel of the present invention does not use a polarizing plate, it is possible to obtain a screen having a brightness twice or more as high as that of a liquid crystal panel using a conventional polarizing plate. Further, since the diffraction grating is formed in the liquid crystal panel, the contrast can achieve 100 or more due to the diffraction effect, and high-quality image display with very good gradation display characteristics can be realized.
【００２８】本発明の液晶投写型テレビでは、本発明の
液晶パネルをシュリーレン光学系を用いている為に、画
質の高輝度化および高コントラスト表示を実現できる。
さらに、本発明の液晶投写型テレビではＲ・Ｇ・Ｂの波
長それぞれに対応して、くしの歯電極に印加する電圧に
より回折格子の高さおよび拡がり等を変化させることに
より、それぞれの波長でのコントラストを大幅に改善で
き、高品位映像表示を実現できる。In the liquid crystal projection television of the present invention, since the liquid crystal panel of the present invention uses the schlieren optical system, it is possible to realize high brightness image quality and high contrast display.
Furthermore, in the liquid crystal projection television of the present invention, the height and spread of the diffraction grating are changed by the voltage applied to the comb tooth electrodes in correspondence with the respective wavelengths of R, G and B, so that the respective wavelengths are changed. The contrast of can be greatly improved and high quality image display can be realized.
【図１】本発明の一実施例における液晶パネルの断面図
である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal panel according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の液晶パネルの対向電極基板の平面図で
ある。FIG. 2 is a plan view of a counter electrode substrate of the liquid crystal panel of the present invention.
【図３】（図２）に示す本発明の液晶パネルの対向電極
基板のＡ−Ａ’線における断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the counter electrode substrate of the liquid crystal panel of the present invention shown in (FIG. 2).
【図４】本発明の液晶パネルの対向電極基板の他の実施
例における断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of another embodiment of the counter electrode substrate of the liquid crystal panel of the present invention.
【図５】対向電極基板の等価回路図である。FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a counter electrode substrate.
【図６】本発明の液晶パネルの駆動方法の説明図であ
る。FIG. 6 is an explanatory diagram of a driving method of a liquid crystal panel of the present invention.
【図７】本発明の液晶パネルの駆動方法の説明図であ
る。FIG. 7 is an explanatory diagram of a driving method of a liquid crystal panel of the present invention.
【図８】本発明の液晶投写型テレビの一実施例の構成図
である。FIG. 8 is a configuration diagram of an embodiment of the liquid crystal projection television of the present invention.
【図９】液晶パネルの等価回路図である。FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of a liquid crystal panel.
【図１０】従来の液晶パネルの対向電極基板の平面図で
ある。FIG. 10 is a plan view of a counter electrode substrate of a conventional liquid crystal panel.
【図１１】液晶パネルのアレイ基板の平面図である。FIG. 11 is a plan view of an array substrate of a liquid crystal panel.
【図１２】従来の液晶パネルの断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal panel.
【図１３】従来の液晶投写型テレビの構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram of a conventional liquid crystal projection television.
１１，１２１ 対向電極基板 １２，１２２ アレイ基板 １３ 反射電極 １１３ 画素電極 １４ ソース信号線 １５，１５ａ，１５ｂ，１０２ ブラックマトリックス １６，１６ａ，１６ｂ，１０２ 対向電極 １７ ＴＮ液晶 １８ ＴＦＴ １９ 接続部 ４１ 絶縁膜 ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ 接続端子 ８６，１３４ 液晶パネル １３５ａ，１３５ｂ 偏光板 ８１ スクリーン ８２ ミラー ８３，１３２ 投写光源 ８４ コンデンサレンズ ８５ シュリーレンレンズ ８７，８８ 画素 11,121 Counter electrode substrate 12,122 Array substrate 13 Reflective electrode 113 pixel electrodes 14 Source signal line 15,15a, 15b, 102 Black Matrix 16, 16a, 16b, 102 Counter electrodes 17 TN liquid crystal 18 TFT 19 Connection 41 insulating film 51a, 51b, 51c, 51d connection terminals 86,134 LCD panel 135a, 135b Polarizing plate 81 screen 82 Mirror 83,132 Projection light source 84 Condenser lens 85 Schlieren lens 87,88 pixels
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０９Ｆ 9/30 ３３４ 7926−5Ｇ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｋ 7205−5Ｃ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical display location G09F 9/30 334 7926-5G H04N 5/74 K 7205-5C
Claims (6)
れた第１の基板と、画素電極を有する第２の基板を具備
し、前記第１の基板と第２の基板間に液晶を狭持してい
ることを特徴とする液晶パネル。1. A first substrate in which a counter electrode of a pixel is composed of a plurality of electrodes, and a second substrate having a pixel electrode are provided, and liquid crystal is sandwiched between the first substrate and the second substrate. A liquid crystal panel that you have.
れ、かつ隣接するストライプ状の電極が電気的に非接続
状態に形成されていることを特徴とする請求項１記載の
液晶パネル。2. The liquid crystal panel according to claim 1, wherein the counter electrode is formed as a striped electrode, and adjacent striped electrodes are formed in an electrically unconnected state.
的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の液
晶パネル。3. The liquid crystal panel according to claim 1, wherein the counter electrode is electrically connected to the black matrix.
特徴とする請求項１記載の液晶パネル。4. The liquid crystal panel according to claim 1, wherein the liquid crystal material is a nematic liquid crystal.
印加する電圧印加手段を具備することを特徴とする請求
項１記載の液晶パネル。5. The liquid crystal panel according to claim 1, further comprising voltage applying means for applying a voltage between adjacent striped electrodes.
パネルに光を照射する光照射手段と、前記液晶パネルの
画像を投写するシュリーレン光学系を具備することを特
徴とする液晶投写型テレビ。6. A liquid crystal projection television comprising the liquid crystal panel according to claim 1, a light irradiation unit for irradiating the liquid crystal panel with light, and a schlieren optical system for projecting an image on the liquid crystal panel. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3165496A JPH0511281A (en) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | Liquid crystal panel and liquid crystal projection type television using the same |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP3165496A JPH0511281A (en) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | Liquid crystal panel and liquid crystal projection type television using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0511281A true JPH0511281A (en) | 1993-01-19 |
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ID=15813504
Family Applications (1)
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