JPH05273512A

JPH05273512A - 液晶パネルおよびその製造方法と液晶投写型テレビジョン

Info

Publication number: JPH05273512A
Application number: JP4068915A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takahara; 博司高原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-03-27
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1993-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶パネルの開口率を向上させ高輝度表示を行
えるようにする。【構成】ソーダガラス基板上にマイクロレンズ12を形成
して屈折率分布を有するマイクロレンズ基板11を作製す
る。マイクロレンズ12上にＵＶ樹脂で樹脂層14を形成す
る。樹脂層14の膜厚はビーズ13により調整する。樹脂層
14はマイクロレンズ12の結像点を液晶層15に結ばせるた
めのものである。樹脂層１4 にＩＴＯを蒸着し対向電極
１04を形成する。液晶パネルへの入射光はマイクロレン
ズ12により集光され、ブラックマトリックス１05などで
遮光されることなく、液晶層15に入射される。したがっ
て液晶パネルの開口率が向上し、高輝度表示を行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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
テレビジョンと、主としてこの液晶投写型テレビジョン
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】液晶パネルは軽量、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ジョ
ン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ジョンは液晶の旋光特性を利
用したツイストネマスティック（以後、ＴＮと呼ぶ）液
晶パネルが用いられている。

【０００３】図８は液晶パネルの平面図である。基板86
（以後、アレイ基板と呼ぶ）には薄膜トランジスタ（以
後ＴＦＴと呼ぶ）および画素電極などが形成されてお
り、対向電極基板83には対向電極（図示せず）が形成さ
れている。対向電極基板83とアレイ基板86とは周辺部に
形成された封止樹脂84により所定間隔あけて保持されて
いる。ゲートドライブＩＣ81およびソースドライブＩＣ
82はガラスオンチップ技術によりアレイ基板86上に装着
されている。85は対向電極基板83上に設けられた偏光フ
ィルムである。

【０００４】図９は液晶パネルの等価回路図である。Ｇ
₁ 〜Ｇ_m はゲート信号線であり、その一端はゲートドラ
イブＩＣ81に接続されている。Ｓ₁ 〜Ｓ_n はソース信号
線であり、一端はソースドライブＩＣ82に接続されてい
る。各画素はそれぞれ画素電極に信号の印加するための
ＴＦＴ91を有しており、また信号を保持するための付加
コンデンサ92が形成されている。93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。

【０００５】図10は従来の液晶パネルの断面図である。
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。このことは
以後の図面に対しても同様である。図10において、106
はソース信号線、107 は画素電極である。また、105 は
クロムなどで形成されたブラックマトリックス、104は
ＩＴＯなどの透明電極で形成された対向電極である。ア
レイ基板102 と対向電極基板101 は４〜６μｍの間隔で
保持され、これら基板間にＴＮ液晶103 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。

【０００６】以下、従来の液晶パネルの製造方法につい
て説明する。まず、アレイ基板102と対向電極基板101
には配向膜が塗布され、ラビングにより配向処理され
る。その後、アレイ基板102 周辺部にＴＮ液晶103 の注
入口を残して封止樹脂が塗布される。また、対向電極基
板101 上に均一な液晶膜厚を得るためのビーズを散布す
る。次に、対向電極基板101 とアレイ基板102 を貼り合
わせる。その後、加熱し前記封止樹脂を硬化させる。次
に貼り合わせたこれら基板を真空室に入れ、アレイ基板
102 と対向電極基板101 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】

【発明が解決しようとする課題】アレイ基板102 上には
ＴＦＴおよびソース信号線が形成されており、また、対
向電極基板101 上には前記ＴＦＴなどへの光を遮光する
ためにブラックマトリックス105 が形成されている。液
晶パネルに入射した光はブラックマトリックス105 に遮
光されなかった光のみを出射する。ここで、（一画素の
面積−一画素のブラックマトリックスが形成された面
積）／一画素の面積×１００を開口率と呼ぶ。たとえ
ば、一画素の面積中、ブラックマトリックスがしめる割
合が40％であれば開口率は60％である。

【０００８】画素サイズが微細になると、一画素にしめ
るＴＦＴの面積が大きくなる。つまりブラックマトリッ
クスの形成面積が大きくなる。一例として画素サイズが
100μｍの場合は開口率50％、80μｍの場合は開口率40
％という例がある。液晶パネルの画素サイズは近年微細
化の傾向にあり、微細になれば開口率は低下する。予測
値として画素サイズが60μｍで開口率20％、50μｍで10
％というデータがある。

【０００９】開口率が低下すると、出射する光以外はブ
ラックマトリックスで吸収されてしまう。吸収された光
は熱となり液晶パネルを加熱する。すると、偏光板、液
晶、配向膜の劣化をひきおこす。また、ドライブＩＣ8
1、82なども加熱され性能が低下する。当然のことなが
ら、開口率が低下すると表示輝度も低下し、画像表示品
位を低下させる。

【００１０】以上のことから、従来の液晶パネルは画素
サイズが微細になるにしたがって、開口率が低下し、液
晶を加熱することから特性を劣化させる。その上、表示
輝度も低下する。したがって、ハイビジョン用などのよ
うに１パネルに100 万以上の画素の形成を必要とする液
晶パネルに対応することは困難である。

【００１１】本発明は上記問題を解決するもので、入射
光がブラックマトリックスなどで遮光されることなく、
開口率が向上し、高輝度表示が行える液晶パネルおよび
その製造方法ならびにそれを用いた液晶投写型テレビジ
ョンを提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の液晶パネルの構成は、マイクロレンズが形
成された基板上に所定膜厚の樹脂層を形成し、前記樹脂
層上に透明電極を形成し、従来の液晶パネルの対向基板
としたものである。

【００１３】また、本発明の液晶パネルの製造方法は、
マイクロレンズが形成された基板上にビーズを含有した
紫外線硬化樹脂（以後、ＵＶ樹脂と呼ぶ）層を塗布形成
し、このＵＶ樹脂層上にＵＶ樹脂と離形性のよい基板ま
たはフィルム（以後、離形フィルムと呼ぶ）をかぶせ、
この離形フィルム上から圧延して、余分な樹脂を除去す
るとともに樹脂層を均一な膜厚に形成し、その後、紫外
線を照射して樹脂層を硬化させた後、離形フィルムを剥
離し、必要に応じて樹脂の平滑化を行なった後、樹脂層
上に透明電極を形成する。そして、この透明電極が形成
された基板と画素電極が形成されたアレイ基板を封止樹
脂で所定間隔あけて保持し、この間隔に液晶を注入する
ものである。

【００１４】本発明の液晶投写型テレビジョンは前述の
液晶パネルを３枚用いて構成したものであり、白色光を
発生する光源と、前記光源が発生する光を赤色光（以
後、Ｒ光と呼ぶ）、緑色光（以後、Ｇ光と呼ぶ）および
青色光（以後、Ｂ光と呼ぶ）の３波長の光に分離する色
分離光学系と、前記３枚の液晶パネルで変調された光を
投写する投写光学系を有している。

【００１５】

【作用】上記構成により、液晶パネルの入射面に画素に
対応してマイクロレンズを形成配置すると、これによ
り、ブラックマトリックスに遮光されることなく、光を
液晶層に入射させることができる。したがって、開口率
は向上し、液晶パネルが加熱されにくくなるとともに、
表示輝度も高くすることができる。また、樹脂層の膜厚
を調整することによりマイクロレンズの焦点位置を液晶
パネルの液晶層に容易に設定することができる。特に画
素サイズが小さくなるにつれ、マイクロレンズの直径も
小さくなり、したがって、焦点距離も一般的に短くな
る。このように、樹脂層で液晶層までの距離を容易に調
整できることにより、微細画素化にも対応できる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の一実施
例の液晶パネルについて説明する。図１は本発明の第１
の実施例における液晶パネルの断面図である。図１にお
いて、11は表面にマイクロレンズ12が形成された周期的
な屈折率分布を有する基板（以下、マイクロレンズ基板
と呼ぶ）である。マイクロレンズ12の平面は細密充填構
造をしており、一画素電極107 に一マイクロレンズ12が
対応する。また、マイクロレンズ基板11はソーダ系ガラ
ス基板よりなり、その屈折率は約1.5 である。一方、マ
イクロレンズ12の屈折率は1.5 〜1.7 である。13はスペ
ーサとしてのビーズである。14はマイクロレンズ12から
液晶層15までの距離（以後、レンズ画素距離と呼ぶ）を
得るために形成された透明の樹脂層であり、その膜厚は
ビーズ13などにより調整される。樹脂層14上にはＩＴＯ
などの透明電極からなる対向電極104 が形成されてい
る。また、アレイ基板102 上には画素電極107 およびソ
ース信号線106 などが形成されており、対向電極104 と
の間に液晶層15が狭持されている。

【００１７】液晶層15としては主として以下の２つのも
のを用いることができる。１つはＴＮ液晶である。ＴＮ
液晶を用いる場合は、対向電極104 および画素電極107
上にポリイミド配向膜（図示せず）を印刷法により約10
00Åの厚みで形成し、レーヨン布によりラビング処理を
施す。対向電極104 のラビング方向とアレイ基板102の
ラビング方向は直交するようにはりあわせ、その間にＴ
Ｎ液晶を注入する。他の一つは高分子分散液晶である。
高分子分散液晶は偏光板を用いる必要がないため、ＴＮ
液晶に比較して光利用効率を２倍以上にすることができ
る。

【００１８】以下、簡単に高分子分散液晶について説明
しておく。高分子分散液晶は、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り、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
うな格好になり、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う。

【００１９】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。

【００２０】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、前途の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と呼び、前記液
晶溶液中の樹脂成分が重合硬化した状態をポリマーと呼
ぶ。

【００２１】高分子分散液晶の液晶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、製造工程の容易
さ、液晶層との分離など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。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。これらは、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。

【００２２】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0.1 μｍ〜数μｍの範囲でなければ入射光の散乱性能
が悪くコントラストが上がらない。なお、好ましくは水
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
は0.5 μｍ〜2.5 μｍの範囲がよい。このためにも紫外
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向比は
９：１〜１：９である。

【００２３】高分子分散液晶を用いた場合の液晶層15の
膜厚としては５μｍ〜20μｍに形成され、中でも８μｍ
〜15μｍの範囲が散乱特性および駆動する上での印加電
圧の範囲が最適である。前記膜厚は６〜８Ｖの印加電圧
で最大透過率90％が得られるように設定すればよい。な
お、ＴＮ液晶を用いた場合の液晶層15の膜厚は４〜６μ
ｍである。

【００２４】樹脂層14の膜厚は図２の液晶パネルの動作
説明図に示すＬにあたる。最適なＬマイクロレンズ21に
屈折率、マイクロレンズ21への入射光分布角φおよび出
射光最大角θに大きく依存する。入射光分布角φが大き
くなるにつれ、マイクロレンズ21を通った光が画素開口
部22以外の場所にあたるようになり、マイクロレンズ21
の効果はなくなる。また、出射光最大角θがあまり大き
くても液晶に斜め光が入射するようになりコントラスト
を低下させる。Ｌの距離としては入射光分布角φが４〜
６度、出射光最大角θが７〜12度のとき、画素ピッチが
80μｍでは250〜500 μｍ、画素ピッチが50μｍでは100
〜300 μｍが必要であり、通常画素ピッチが短くなる
ほどＬは短くなる。Ｌの距離はビーズ13の直径により調
整される。なお、ビーズ13の屈折率と樹脂層14の屈折率
の差は0.08以内、好ましくは0.04以内にすることが望ま
しい。

【００２５】次に、本発明の第２の実施例の液晶パネル
について説明する。図４は第２の実施例における液晶パ
ネルの断面図である。以下、主として第１の実施例との
差について説明する。図４において、マイクロレンズ基
板41上に凸状のマイクロレンズ42が形成されている。凸
状のマイクロレンズ基板42上にはビーズ13により膜厚調
整された透明な樹脂からなる樹脂層43が形成されてい
る。樹脂層43上にはＩＴＯからなる対向電極104 が形成
されている。マイクロレンズ42を構成する材料の屈折率
と樹脂層43を構成する樹脂材料との屈折率差は0.08以上
にし、さらには0.12以上あることが好ましい。ビーズ13
の屈折率と樹脂層43との屈折率差は第１の実施例と同様
に0.08以内、好ましくは0.04以内にする。他の点は第１
の実施例と同様であるので説明を省略する。

【００２６】本実施例の液晶パネルでは対向電極基板側
より光を入射し、この光をマイクロレンズ42により集光
して、液晶層15に入射させる。したがって、入射光はブ
ラックマトリックス105 で遮光されることがないため、
開口率は大幅に上昇する。入射光が遮光されなければ、
液晶パネルが加熱されることもなく、パネル寿命は大幅
に長くすることができる。樹脂層の膜厚Ｌをビーズ13な
どを用いて制御して形成すれば入射光を最適にかつ容易
にパネル開口部へ焦点をあわせることができる。また、
液晶層15に高分子分散液晶を用いれば、光の変調に偏向
板を用いる必要がなく、ＴＮ液晶に比較して２倍以上の
高輝度表示が可能である。

【００２７】次に、本発明の液晶パネルの製造方法につ
いて説明する。まず、第１の実施例における液晶パネル
の製造方法について図３を参照しながら説明する。マイ
クロレンズ基板11のもとになるソーダガラス基板にＴ_i
を蒸着し、フォトリングラフィで画素に対応した円形の
窓を開ける。次に１価イオンの硝酸塩の溶融液に浸し、
400 度以上に加熱処理を行う。加熱時、溶融中の陽イオ
ンが開口窓からガラス基板内に等方拡散しイオン交換が
行われる。イオン交換されるとその部分は屈折率分布を
生じる。屈折率は1.5 〜1.7 である。以上のようにして
マイクロレンズ基板11が作製される。Ｔ_i などを除去
後、マイクロレンズ基板11上にビーズ13を含有するＵＶ
樹脂層14を塗布形成する。なお、ビーズ13を散布してか
ら、その上にＵＶ樹脂層14を塗布形成してもよい。塗布
後、ＵＶ樹脂層14上に離形フィルム31をかぶせる。この
際、離形フィルム31とＵＶ樹脂層14間に空気がはいりこ
まないようにする。なお、離形フィルム31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であ
る。このフィルムは、表面が充分平滑性があり、ＵＶ樹
脂層14が硬化した際、硬化したＵＶ樹脂の表面を傷つけ
ることなくはがすことのできるものであればよい。な
お、ガラス基板あるいは表面に離形処理を施した基板な
どを用いてもよい。またビーズ13を用いるとしたが円筒
形のファイバーなどを用いてもよいことは言うまでもな
い。また、樹脂層14の膜厚に対応する土手もしくは柱を
あらかじめ形成しておいてもよい。

【００２８】次に透明フィルム基板31上から基板11の周
辺部に向かって圧延し、余分なＵＶ樹脂を追いだすとと
もに板状に形成する。その後、表示領域以外の部分に紫
外線が照射されないようにマスクをかけたのち、紫外線
を照射し、ＵＶ樹脂を硬化させる。次に透明フィルム基
板31を剥離し、その後、水で基板11を洗浄し、余分なＵ
Ｖ樹脂を洗い流す。表面に凹凸が所望値以上の場合は、
平滑工程を行なう。平滑工程の一例として、樹脂層14を
直接研摩する方法、Ｓ_i Ｏ₂ などの透明無機物質などを
所定膜厚に蒸着した後研摩する方法があげられる。その
後、ＩＴＯを蒸着して対向電極104 を形成する。

【００２９】次に、対向電極104 が形成された基板101
とアレイ基板102 の両基板に配向膜などを形成した後、
対向電極基板101 上に所定の液晶膜厚を得るためのビー
ズを散布する。一方、アレイ基板102 上に封止樹脂（図
示せず）が塗布される。その後、対向電極基板101 とア
レイ基板102 は位置合わせされ、貼り合わされる。液晶
の注入方法としては真空注入と加圧注入方式がある。真
空注入方式は貼り合わせた前記基板を真空室に入れ、ア
レイ基板102 と対電電極基板101 間を真空状態にした
後、液晶の注入口を液晶に浸す。その後、真空室の真空
を破ると、液晶は両基板間に注入される。一方、加圧注
入方式は対向電極基板101 の周辺部に形成した0.8 〜1.
2mm の注入口より加圧により液晶溶液を注入する。

【００３０】ビーズを用いて所定液晶ギャップを得る場
合、樹脂層14にビーズがめりこまれて、均一な所望液晶
膜厚を得ることが困難な場合は、アレイ基板102 の信号
線106 上などに凸部たとえば土手状の壁あるいは柱を形
成し、前記凸部で所望液晶膜厚を得る方法がある。前記
凸部の高さは所望液晶膜厚となるようにしておく。凸部
を形成すると、ラビングなどの配向処理が良好におこな
えなくなる。しかし、高分子分散液晶では配向処理が不
要であり前述の課題は発生しない。

【００３１】高分子分散液晶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よい。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
マチック液晶が好ましい。また、フッ素系のネマチック
液晶も信頼性などが高く、好ましい。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、製造工程の
容易さ、液晶層との分離などの点により紫外線硬化タイ
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。

【００３２】このような高分子形成モノマーとしては、
２−エチルへ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。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
ポシキアクリレート、ポリウレタンアクリレートなどが
あげられる。

【００３３】また重合を速やかに行なうために重合開始
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（チバガイキー社
製「イルガキュア１８４」）、ベンジルメチルケタール
（チバガイキー社製「イルガキュア６５１」）などがあ
げられる。

【００３４】液晶溶液は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。

【００３５】画像表示領域部の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0.5 μｍ〜2.5 μｍの範囲がよい。
このため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
脂材料の配向比は９：１〜１：９である。

【００３６】高分子分散液晶を用いた場合の液晶層の膜
厚としては５μｍ〜20μｍに形成され、中でも８μｍ〜
15μｍの範囲が散乱特性および駆動する上での印加電圧
の範囲が最適である。前記膜厚は６〜８Ｖの印加電圧で
最大透過率90％が得られるように設定すればよい。

【００３７】なお、液晶レンズと液晶層までの距離Ｌは
マイクロレンズの屈折率、入射光分布角φ、出射光最大
角θを考慮して最適に設定する。次に本発明の第２の実
施例における液晶パネルの製造方法について図５を参照
しながら、説明する。最初に、電子ビーム装置による光
露光で原盤を作製し、この原盤からニッケル電鋳法を用
いて金型の１種であるスタンパを作る。次にマイクロレ
ンズ基板41のもとになるガラス基板上にＵＶ樹脂を滴化
し、前記スタンパーを乗せ、紫外線を照射する。この方
法によりマイクロレンズ42は形成される。

【００３８】次に、マイクロレンズ42が形成されたマイ
クロレンズ基板41上にビーズ13を含有するＵＶ樹脂43を
塗布する。なお、ビーズ13を散布してから、その上にＵ
Ｖ樹脂層43を塗布形成してもよい。塗布後、ＵＶ樹脂層
43上に透明フィルム基板31をかぶせる。なお、第１の実
施例と同様透明フィルムのかわりにガラス基板等を用い
てもよい。次に透明フィルム基板31上から基板11の周辺
部に向かって圧延し、余分なＵＶ樹脂を追い出すととも
に板状に形成する。以下は第１の実施例と同様であるの
で説明を省略する。

【００３９】次に、本発明の液晶パネルを使用した液晶
投写型テレビジョンについて図面を参照しながら説明す
る。図６(a) は本発明の液晶投写型テレビジョンの一例
を示す構成図である。図６(a) において、61は集光光学
系、62は赤外線および紫外線を透過させるＵＶＩＲカッ
トミラー、63ａは青色光反射ダイクロイックミラー（以
後、ＢＤＭと呼ぶ）、63ｂは緑色光反射ダイクロイック
ミラー（以後、ＧＤＭと呼ぶ）、63ｃは赤色光反射ダイ
クロイックミラー（以後、ＲＤＭと呼ぶ）、64ａ、64
ｂ、64ｃ、66ａ、66ｂ、66ｃは偏光板、65ａ、65ｂ、65
ｃは本発明の液晶パネル、67ａ、67ｂ、67ｃは投写レン
ズ系である。

【００４０】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ＲＤＭ
63ｃは全反射ミラーにおきかえてもよい。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。液晶はＴＮ液晶を用いている。

【００４１】以下、本実施例の液晶投写型テレビジョン
の動作につて図６(a) を参照しながら説明する。まず、
集光光学系61内のメタルハライドランプ（図示せず）か
ら出射された白色光はＢＤＭ63ａ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64ａに入射
される。ＢＤＭ63ａを透過した光はＧＤＭ63ｂにより緑
色光（以後、Ｇ光と呼ぶ）が反射され偏光板64ｂに、ま
た、ＲＤＭ63ｃにより赤色光（以後、Ｒ光と呼ぶ）が反
射され偏光板64ｃ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パネル65ａ、65ｂ、65ｃに照
射させる。各液晶パネル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
66ａ、66ｂ、66ｃを透過し、各投写レンズ系67ａ、67
ｂ、67ｃ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。

【００４２】なお、液晶パネルの入射側のＦ値は4.0 〜
6.0 、出射側のＦ値は3.0 〜4.5 の範囲にシステム設計
を行っている。図７は図６(a) の構成をより具体的に斜
視図で示したものである。図７において、71、72はレン
ズ、73はミラーであり、図６(a) に示した、偏光板64
ａ、64ｂ、64ｃと66ａ、66ｂ、66ｃはそれぞれレンズ71
と72の片面もしくはレンズと液晶パネル間に設けられて
いる。

【００４３】次に、本発明の液晶パネルを使用した液晶
投写型テレビジョンの比の例について図６(b) を参照し
ながら説明する。68ａ、68ｂ、68ｃは本発明の液晶パネ
ルである。液晶は高分子分散液晶を用いる。なお、前記
液晶パネルのうち、Ｒ光を変調する液晶パネル68ｃは他
の液晶パネルに比較して水滴状液晶粒子径を大きく、も
しくは液晶膜厚も厚めに構成している。これは光が長波
長になるほど散乱特性が低下するためである。水滴状液
晶の粒子径は、重合させるときの紫外線光の強度を制御
することあるいは使用材料を変化させることにより制御
できる。液晶膜厚はビーズ径を変化することにより調整
できる。69ａ、69ｂ、69ｃ、74ａ、74ｂ、74ｃはレン
ズ、70ａ、70ｂ、70ｃはしぼりとしてのアパーチャであ
る。これら69、70および74で投写光学系を構成してい
る。また、アパーチャは投写レンズ系のレンズ69、74な
どのＦ値が大きいとき必要がないことは明らかであり、
投写レンズ系を１つのレンズに置きかえることができる
ことも明らかである。

【００４４】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遮光さ
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。

【００４５】本発明の液晶パネルの液晶層の膜厚が、10
〜15μｍのとき、レンズの集光角は６度前後が最適であ
り、そのとき、コントラストは画面中心部で100 ：１で
ある。リア方式テレビジョンで40インチスクリーンに投
写した際、スクリーンゲイン５で300 ［ｆｔ］以上であ
り、ＣＲＴ投写型テレビジョンと比較して、同等以上の
画面輝度を得ることができた。

【００４６】以下、本実施例の液晶投写型テレビジョン
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、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。まず、集光光学系61か
ら白色光が照射され、前記白色光のＢ光成分はＢＤＭ63
ａにより反射される。このＢ光は高分子分散液晶パネル
68ａに入射する。高分子分散液晶パネル68ａは画素電極
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。散乱した光はアパーチャ70ａ
で遮光され、逆に、所定角度内の光はアパーチャ70ａを
通過する。変調された光は投写レンズ74ａによりスクリ
ーン（図示せず）に拡大投映される。このようにして、
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74ｂはＧ光成分の光を変調し、ま
た、高分子分散液晶パネル74ｃ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。なお、
図６(b) において投写レンズ系をこれに限定するもので
はなく、たとえば平行光を遮光体で遮光し、散乱光をス
クリーンに投映する中心庶へい型の光学系を用いてもよ
いことは言うまでもない。

【００４７】さらに、本実施例の液晶投写型テレビジョ
ンにおいてはリア型液晶投写型テレビジョンのように表
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型液晶投写型テレビジョン
でもよいことは言うまでもない。さらに、本実施例の液
晶投写型テレビジョンにおいては、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。

【００４８】また、本実施例の液晶投写型テレビジョン
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、たとえば色合成光学系により液晶パネ
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。さらに、Ｒ・Ｇ・Ｂ光それぞ
れを変調する液晶パネルを設けることに限定するもので
もない。たとえば、一枚の液晶パネルにモザイク状のカ
ラーフィルタを取付け、白色光を前記パネルに入射させ
画像を投映する装置でもよい。

【００４９】さらに、本実施例の液晶パネルは透過型液
晶パネルのように説明したが、これに限定するものでは
なく、反射型に形成してもよい。その場合は、画素電極
を金属物質で反射電極にすればよい。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、液晶パ
ネルはマイクロレンズを有しているため、液晶パネルに
入射した光がブラックマトリックスで遮光されることが
ない。したがって、開口率を大幅に向上でき、高輝度表
示が行える。また、入射光が遮光されて熱となることが
ないから、パネルが加熱されることがなく、パネル劣化
を大幅に減少させることができる。液晶として高分子分
散液晶を用いれば前述の効果はさらに顕著となる。

【００５１】また、液晶パネルの製造方法では、樹脂層
の膜厚Ｌを容易に調整して作製できるため、マイクロレ
ンズの焦点位置が最適に画素開口部に結ぶようにでき
る。したがって、低コストで高輝度表示を行える液晶パ
ネルを量産することができる。

【００５２】また、液晶投写型テレビジョンでは本発明
の液晶パネルを用いているため高輝度かつ大画面表示を
実現できる。さらに、高分子分散液晶を用いることによ
り液晶パネルの画素が60μｍ以下の微細ピッチとなって
も充分な表示輝度を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の液晶パネルの断面図であ
る。

【図２】本発明の一実施例の液晶パネルの動作説明図で
ある。

【図３】本発明の一実施例の液晶パネルの製造方法を説
明する図である。

【図４】本発明の他の実施例の液晶パネルの断面図であ
る。

【図５】本発明の他の実施例の液晶パネルの製造方法を
説明する図である。

【図６】それぞれ本発明の液晶投写型テレビジョンの一
例を示す構成図である。

【図７】本発明の液晶投写型テレビジョンの一例を示す
斜視図である。

【図８】液晶パネルの平面図である。

【図９】液晶パネルの等価回路図である。

【図10】従来の液晶パネルの断面図である。

【符号の説明】 11、21、41 マイクロレンズ基板 12、42 マイクロレンズ 14、43 樹脂層 15 液晶層 21 マイクロレンズ 22 画素開口部 23 ブラックマトリックス 31 透明フィルム基板 65ａ、65ｂ、65ｃＴＮ液晶パネル 68ａ、68ｂ、68ｃ高分子分散液晶パネル 70ａ、70ｂ、70ｃアパーチャ 105 ブラックマトリックス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周期的な屈折率分布を有する第１の基板
と透明電極間に光透過性を有する樹脂層が配置され、か
つ画素電極が形成された第２の基板と前記透明電極間に
液晶を狭持していることを特徴とする液晶パネル。
【請求項２】液晶はツイストネマティック液晶である
ことを特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
【請求項３】液晶は高分子分散液晶であることを特徴
とする請求項１記載の液晶パネル。
【請求項４】樹脂層の厚みは１mm以下であることを特
徴とする請求項１記載の液晶パネル。
【請求項５】周期的な屈折率分布によりマイクロレン
ズが生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。
【請求項６】周期的な屈折率分布を有する第１の基板
上に樹脂層を塗布形成する第１の工程と、前記樹脂層上
を前記樹脂層と離形性のよいフィルムまたは基板で被覆
し、前記フィルムまたは基板上から圧延し樹脂層を略均
一な膜厚にする第２の工程と、前記樹脂層を硬化させた
後、前記フィルムまたは基板を除去する第３の工程と、
前記樹脂層上に電極を形成する第４の工程と、画素電極
が形成された第２の基板と前記第１の基板とを所定間隔
あけて保持し、前記間隔に液晶を注入する第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７】樹脂層は紫外線硬化樹脂よりなることを
特徴とする請求項６記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項８】樹脂層はその中に所定直径を有するビー
ズまたはファイバーを含有していることを特徴とする請
求項６記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項９】請求項１記載の液晶パネルと、光発生手
段と、前記光発生手段が発生した光を前記液晶パネルに
導く第１の光学要素部品と、前記液晶パネルで変調され
た光を投映する第２の光学要素部品を具備することを特
徴とする液晶投写型テレビジョン。
【請求項10】光発生手段が発生する光は色フィルタで
青色光、緑色光および赤色光の３つの所定範囲の波長の
光に分割され、かつ、液晶パネルが前記３つの所定範囲
の波長の光のうち少なくとも１つに対し配置されている
ことを特徴とする請求項９記載の液晶投写型テレビジョ
ン。
【請求項11】青色光を変調する液晶パネルの光学像
と、緑色光を変調する液晶パネルの光学像と、赤色光を
変調する液晶パネルの光学像とが光学要素部品によりス
クリーンの同一位置に投映されることを特徴とする請求
項９記載の液晶投写型テレビジョン。