JPH05289067A

JPH05289067A - 液晶パネルおよびそれを用いた液晶投写型テレビ

Info

Publication number: JPH05289067A
Application number: JP4095067A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takahara; 博司高原; Hideki Omae; 秀樹大前
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-04-15
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【構成】対向電極をくし形に形成する。液晶１６は高
分子分散液晶である。くし形の対向電極１５ａと１５ｂ
は電気的に絶縁状態に構成する。対向電極１５ａと１５
ｂ間に交流電圧を印加すると対向電極間の液晶は対向電
極基板１１に配向され屈折率ｎ_a＝（ｎ_o＋ｎ_e）／２と
なる。対向電極に信号を印加しないときの液晶の屈折率
ｎ_x＝（２ｎ_o＋ｎ_e）／２である。ｎ_o＜ｎ_eであるから
ｎ_a＞ｎ_xとなる。つまり対向電極１５ａ、１５ｂ間に交
流信号を印加することにより、液晶の屈折率が高くな
り、ポリマーとの屈折率差を大きくすることができる。
したがって、散乱特性は向上し、表示コントラストは高
くなる。一方、画素電極１３に電圧を印加すると電気力
線６１はみだされる。ゆえに画素電極１３への信号電圧
の強弱により光を変調することができる。【効果】偏光板を必要としないため、表示画像を高輝
度化できる。また、高コントラスト表示を実現できる。

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
晶投写型テレビおよび主として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。

【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。

【０００３】（図８）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８１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８２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８３（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８４
が形成されている。８５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。

【０００４】（図９）は従来のＴＮ液晶パネルの断面図
である。通常、アレイ基板１２と対向電極基板１１は４
〜６μｍの間隔で保持され、前記基板間にネマチック液
晶９４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９２お
よび画素電極１３上には配向膜（図示せず）が形成さ
れ、ネマチック液晶９４がホモジニアスに配向するよう
に配向処理がなされ、かつ、アレイ基板１２と対向電極
基板１１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、ネマティック液晶９４は分
子長軸方向を基板と平行をなし、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ティック液晶は正の誘電率を有して
いる。

【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
１１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、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位置するようにアレイ基板１２と対
向電極基板１１は貼り合わされる。

【０００６】（図１１）はアレイ基板１２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。

【０００７】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１２）は従来の液晶投
写型テレビの構成図である。（図１２）において、１２
１は集光光学系、１２２は赤外線および紫外線を透過さ
せる赤外線紫外線カットミラー（以後、ＵＶＩＲカット
ミラーと呼ぶ）、１２３ａは青色光反射ダイクロイック
ミラー（以後、ＢＤＭと呼ぶ）、１２３ｂは緑色光反射
ダイクロイックミラー（以後、ＧＤＭと呼ぶ）、１２３
ｃは赤色光反射ダイクロイックミラー（以後、ＲＤＭと
呼ぶ）、１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ、１２６ａ，１
２６ｂ，１２６ｃは偏光板、１２５ａ、１２５ｂ，１２
５ｃは透過型の従来のＴＮ液晶パネル、１２７ａ、１２
７ｂ，１２７ｃは投写レンズ系である。なお、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。

【０００８】以下、従来の液晶投写型テレビの動作につ
いて（図１２）を参照しながら説明する。まず、集光光
学系１２１から出射された白色光はＢＤＭ１２３ａ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１２４ａに入射される。ＢＤＭ１２３ａを透過し
た光はＧＤＭ１２３ｂにより緑色光（以後、Ｇ光と呼
ぶ）が反射され偏光板１２４ｂに、またＲＤＭ１２３ｃ
により赤色光（以後、Ｒ光と呼ぶ）が反射され、偏光板
１２４ｃ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に照射させる。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。

【０００９】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１２６ａ、１２６ｂ，１２６ｃを透過し、各投写レン
ズ系１２７ａ、１２７ｂ，１２７ｃに入射して、前記レ
ンズ系によりスクリーン（図示せず）に拡大投映され
る。

【００１０】

【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、ますます、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
可能であるが、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。

【００１１】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。

【００１２】

【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
記形状の対向電極が形成された基板とアレイ基板間には
高分子分散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、前記電界により高分子
分散液晶を横方向に配向させる。横方向に配向させる
と、完全分散状態よりも液晶の屈折率は高くなる。した
がって、ポリマーとの屈折率差が大きくなり、散乱特性
が向上する。

【００１３】本発明の液晶投写型テレビは、本発明の液
晶パネルと色分離光学系と投写光学系を用いる。高分子
分散液晶を用いることにより偏光板は不要となる。

【００１４】

【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２０μｍ以下
にする。くしの歯状の電極ＡとＢ間は１〜１０μｍの間
隔があり、電気的に絶縁されている。くしの歯の根もと
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ＡＢ間に電気力線が発生し、液晶
は電気力線に沿って配向する。液晶が対向電極に沿って
配向した際の屈折率は液晶分子がランダム状態での屈折
率よりも大きい。したがって、ポリマーと液晶との屈折
率差が大きくなり散乱特性が向上する。

【００１５】

【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）は本発明の一実施例に
おける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一実施例
の断面図である。対向電極基板１１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、１５，１５ａ，１５ｂはストライプ
状に形成された対向電極である。対向電極材料としては
ＩＴＯ等が例示される。ピッチは２０μｍ以下であり、
ストライプ状の対向電極１５ａ，１５ｂ（以下、くしの
歯電極と呼ぶ）間は通常５μｍ以下の間隔が形成されて
いる。くしの歯電極１５ｂはブラックマトリックス１４
ｂに接続され、くしの歯電極１５ａはブラックマトリッ
クス１４ａに接続される。ブラックマトリックス１４ａ
と１４ｂ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５００Å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）では対向電極基板１１上に直接ブラックマトリック
ス１４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１４と対向電極基板１１間に対向電極を構成す
るＩＴＯ膜があってもよく、また、ブラックマトリック
ス１４上にＩＴＯ膜があってもよい。

【００１６】ブラックマトリックス１４ａ，１４ｂ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１４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こと
から、金属材料で構成することが好ましい。

【００１７】（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。したがって、アレイ基板上の端子に電圧あるいは
信号を印加することにより接続端子に電圧あるいは信号
を印加することができる。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５
１ａ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１５ａ，１５ｂ間に電位を発生させることが
できる。

【００１８】なお、くしの歯電極１５ａと１５ｂ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（図２）のＡ−Ａ’線での断面図であり、４１
は絶縁膜である。（図４）から明らかなように、対向電
極基板１１上にくしの歯電極１５ａを形成した後、絶縁
膜４１を形成する。その後、くしの歯電極１５ｂ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１
５ａ，１５ｂ間に間隔をあける必要はない。

【００１９】（図１）にもどり、１６は高分子分散液晶
層である。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
彩るタイプである。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。

【００２０】ＰＤ液晶パネルは、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。

【００２１】これに対して、ＰＮ液晶パネルは液晶分子
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ＰＤ液晶パネルおよびＰＮ液
晶パネル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、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。さらに、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、前記液晶溶液中の樹脂成分が重合
硬化した状態をポリマーと呼ぶ。

【００２２】このような分散タイプの液晶表示素子の液
晶層となる高分子分散液晶層におけるポリマーマトリク
スとしては、基本的に透明であれば、熱可塑性樹脂でも
熱硬化性樹脂であってもさしつかえないが、紫外線硬化
型の樹脂が最も簡単で、性能も良く一般に使用されるこ
とが多い。その理由として従来のＴＮモード液晶パネル
の製造方法がそのまま応用できるためである。従来の液
晶パネルの製造方法として、まず、上下２枚の基板にあ
らかじめ所定の電極パターンを形成しておき、該電極同
士が対向するように２枚の基板を重ね合わせる。この際
に所定の大きさの粒径の揃ったスペーサを基板間にはさ
みこみ、２枚の基板の間隙を保持できるようにした状態
で２枚の基板をエポキシ樹脂のシール材で固定させる。
次にこのようにして得られた空セルの中に液晶を注入す
るといった製造方法が多く用いられている。

【００２３】この製造方法を応用して分散タイプの液晶
パネルを製造するためには、ポリマーマトリクスの材料
を紫外線硬化型の樹脂、特にその一例としてアクリル系
の樹脂を用いれば、注入前に於いてはモノマーあるいは
／及びオリゴマーといった比較的低粘度な前駆体として
存在し、液晶とのブレンド物は常温で注入するのに十分
光照射して硬化反応を進めて高分子分散液晶層を形成す
るという方法を用いれば容易に分散タイプの液晶パネル
を作成できる。

【００２４】また、注入した後にパネルに紫外線を照射
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、液晶のみ相分離して、樹脂分と比較して液晶の
量が少ない場合は独立した粒子状の液晶滴が形成されて
いるし、一方液晶の量が多い場合は高分子マトリクスが
液晶材料中に粒子状又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。この際に液晶滴の粒
子径、もしくはポリマーネッワークの孔径がある程度均
一で尚且つ大きさとしては０．１μｍ〜数μｍの範囲で
なければ光の散乱性能は悪く、コントラストが上がらな
い。この為には比較的短時間で硬化が終了しうる材料で
なければならず紫外線硬化型樹脂が望ましい。

【００２５】本発明の液晶パネルに用いる液晶材料とし
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_oの差の比較的大きいシアノビフェニル系のネマチッ
ク液晶が最も好ましい。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、ポリマーとしては、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。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。

【００２６】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、ペンタエリスリトールアクリレート等々であ
る。

【００２７】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
等が挙げられる。

【００２８】また重合を速やかに行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（チバガイキ−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−社製「イルガキュア６５１」）等が挙げ
られる。

【００２９】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。

【００３０】高分子分散液晶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％
程度が良く、好ましくは５０重量％〜７０重量％程度が
良い。２０重量％以下であると液晶滴の量が少なく、屈
折率変化の効果が乏しい。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液晶分子のランダムさが低下す
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
ップレット状として存在し、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。

【００３１】高分子分散液晶パネルの動作について（図
１３（ａ）（ｂ））を用いて簡単に述べる。（図１３
（ａ）（ｂ））は高分子分散液晶パネルの動作の説明図
である。（図１３（ａ）（ｂ））において、１３１はア
レイ基板、１３２は画素電極、１３３は対向電極、１３
４は水滴状液晶、１３５はポリマー、１３６は対向基板
である。画素電極１３２にはＴＦＴ等が接続され、ＴＦ
Ｔ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１３（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１３４は不規則な方向に
配向している。この状態ではポリマー１３５と液晶とに
屈折率差が生じ入射光は散乱する。ここで（図１３
（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１３１より出射する。

【００３２】以上のように、高分子分散液晶パネルは偏
光板を用いないため、光利用効率が高く、非常に光輝度
の表示画像が得られる。しかし、前記液晶を液晶パネル
に用いようとすると散乱特性が悪いという課題がある。

【００３３】この高分子分散液晶パネルをデバイスとし
て実用化しうる際には低電圧で駆動でき、十分なコント
ラストを有していることが要求される。表示性能に最も
影響を及ぼす特性がこのコントラストであり、直視型の
もので３０以上、投写型のもので１００以上が望まれ、
これ以下のものでは表示の認識が不十分となる。コント
ラストを大きくする為には、光散乱特性を高めることが
必要である。高分子分散液晶層の厚みを増せば光散乱性
能は向上するが駆動電圧は高くなりＴＦＴ駆動が困難と
なるばかりか、応答速度も遅くなる。

【００３４】散乱特性は（図１３）にも示すように水滴
状液晶１３４とポリマー１３５との屈折率差が大きいほ
ど向上する。ポリマー１３５を考慮しない場合、液晶の
常光屈折率をｎ_eとすると、水滴状液晶内の液晶が完全
にランダム状態の時、その屈折率ｎ_xはおよそ（２ｎ_o＋
２ｎ_e）／３で示される。通常ｎ_o＝１．５０〜１．５
５、ｎ_e＝１．６５〜１．７５である。ポリマー１３５
の屈折率ｎ_pとするとｎ_xとｎ_pの差が大きいほど良好な
散乱特性を示し、表示コントラストが向上する。

【００３５】対向電極基板１１と平行方向に電界をか
け、水滴状液晶１３４内の液晶分子を基板１１に平行に
配向させるとその屈折率ｎ_aは（ｎ_o＋ｎ_e）／２で示さ
れる。ここでｎ_a＞ｎ_xであるから、前述の如く配向させ
た方が良好な散乱特性を示すことがわかる。前述の配向
状態を実現するため、本発明の液晶パネルではくしの歯
電極１５ａ、１５ｂ間に交流信号を印加して実現する。

【００３６】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１４ａ、１４ｂには交
互に正負の交流信号を印加する。印加電圧は液晶の立ち
上がり電圧以上である。その周期の一例としては一走査
周期（以後、１Ｈと呼ぶ）である。前記一走査周期とは
（図８）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１４
ａ、１４ｂには＋Ｖ_bと−Ｖ_bが交互に印加される。ブラ
ックマトリックス１４ａはくしの歯電極１５ａと接続さ
れ、ブラックマトリックス１４ｂはくしの歯電極１５ｂ
と接続されている。従って、くしの歯電極１５ａ、１５
ｂには電圧Ｖ_bが１Ｈ周期で交互に印加される。

【００３７】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１５ａと１５ｂ間には図の矢
印で示すような電界が生じる。この電界により、くしの
歯電極１５ａと１５ｂ間およびその近傍の液晶は分子長
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およそ屈折率ｎ_a は
（ｎ_o＋ｎ_e）／２となる。なお、印加電圧Ｖ_bが小さい
とｎａは（２ｎ_o＋ｎ_e）／３〜（ｎ_o＋ｎ_e）／２の間の
屈折率となる。屈折率ｎ_a の部分の広がり幅および屈折
率はくしの歯電極１５ａ、１５ｂへの印加電圧Ｖ_b を調
整することにより制御できる。なお、くしの歯電極１５
ａ、１５ｂ間に交流信号を印加するとしたが、一方を固
定電極にして、他方に＋Ｖ_bおよび−Ｖ_bの交流信号を印
加してもよい。

【００３８】本発明の液晶パネルで映像を表示する為に
は画素電極１３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。画素電極１３には１フィールド毎に極性
の異なった信号を印加する。画素電極１３に印加する電
圧Ｖ_aが大きくなると、くしの歯電極１５ａ、１５ｂ間
の電界にうちかち、液晶は対向電極１５と画素電極１３
間に配向する。つまり対向電極基板１１からみた液晶層
の屈折率はｎ_oから（２ｎ_o＋ｎ_e）／３となる。完全に
配向すると液晶の屈折率はｎ_oとなり、（図１３
（ｂ））の状態となり、液晶層に入射した光は散乱され
ずに直進する。以上の動作を良好に行うためにはＶ_aで
発生する電界に比較してＶ_bで発生する電界が小さい必
要がある。

【００３９】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７）は本発明の一実
施例における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７）に
おいて、７１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１５０Ｗ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７１の出射端には
ＵＶＩＲカットミラー７２が配置されている。また、７
３ａはＢＤＭ、７３ｂはＧＤＭ、７３ｃはＲＤＭであ
る。なお、前記ＢＤＭ７３ａからＲＤＭ７３ｃの配置は
前記の順序に限定するものではなく、また、最後のＲＤ
Ｍ７３ｃ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。７４ａ、７４ｂおよび７４ｃは本発明の高
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。７５ａ、７５ｂお
よび７５ｃはレンズ、７７ａ、７７ｂおよび７７ｃは投
写レンズ、７６ａ，７６ｂおよび７６ｃはしぼりとして
のアパーチャである。なお、７５、７６および７７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７５、７６および７７の組を投写レンズ系と呼
ぶ。また、アパーチャはレンズ７５のＦ値が大きい時必
要がないことは明らかである。

【００４０】投写レンズ系の配置などは、以下のとうり
である。まず、高分子分散液晶パネルとレンズ７５との
距離Ｌと、レンズ７５とアパーチャ７６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７５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７６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、スクリーン上の画素輝度
は低下する。

【００４１】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１５０：１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。

【００４２】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７１から白色
光が照射され、前記白色光のＢ光成分はＢＤＭ７３ａに
より反射される。前記Ｂ光は高分子分散液晶パネル７４
ａに入射する。前記高分子分散液晶パネルは（図１３）
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７６ａ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７６ａを通過する。変調された光
は投写レンズ７７ａによりスクリーン（図示せず）に拡
大投映される。同様に高分子分散液晶パネル７４ａはＧ
光成分の光を変調し、また、高分子分散液晶パネル７４
ｃ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。

【００４３】なお、（図７）においては光はアレイ基板
側から入射させるとしたが、これに限定するものではな
く、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。

【００４４】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。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
収型フィルタを用いて、色分離を行ってもよい。

【００４５】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もよいことは言うまでもない。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明の液晶パネルは高分
子分散液晶を用いており、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、液晶パネル内にくしの
歯電極を形成し、液晶層の屈折率を高くしているため、
ポリマーとの屈折率が大きくなり、散乱特性が向上し、
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。

【００４７】本発明の液晶投写型テレビでは、本発明の
液晶パネルを用いている為に、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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における液晶パネルの断面図

【図２】本発明の液晶パネルの一実施例における対向電
極基板の平面図

【図３】（図２）に示す対向電極基板のＡ−Ａ’線にお
ける断面図

【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

【図５】対向電極基板の等価回路図

【図６】本発明の液晶パネルの駆動方法の説明図

【図７】本発明の液晶投写型テレビの一実施例の構成図

【図８】液晶パネルの等価回路図

【図９】従来の液晶パネルの断面図

【図１０】従来の液晶パネルの対向電極基板の平面図

【図１１】液晶パネルのアレイ基板の平面図

【図１２】従来の液晶投写型テレビの構成図

【図１３】高分子分散液晶の動作の説明図

【符号の説明】

１１対向電極基板１２アレイ基板１３画素電極１４，１４ａ，１４ｂブラックマトリックス１５，１５ａ，１５ｂ対向電極１６高分子分散液晶層５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ接続端子６１電気力線７４ａ，７４ｂ，７４ｃ高分子分散液晶パネル９４ネマティック液晶層１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃＴＮ液晶パネル１３４水滴状液晶１３５ポリマー

───────────────────────────────────────────────────── 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 9/35 ３０２ 6447−5ＧＨ０４Ｎ 5/74 Ａ 9068−5Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向電極が複数の電極から構成された第１
の基板と、画素電極を有する第２の基板とを具備し、前
記第１の基板と第２の基板間に高分子分散液晶を狭持し
ていることを特徴とする液晶パネル。
【請求項２】対向電極はストライプ状の電極に形成さ
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。
【請求項３】対向電極がブラックマトリックスと電気的
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。
【請求項４】隣接したストライプ状の電極間に電圧を印
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。
【請求項５】ストライプ状の電極間に電圧を印加するこ
とにより、高分子分散液晶中の液晶分子を第１の基板と
略平行方向に配向できる機能を有し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】請求項１記載の液晶パネルと、光発生手段
と、前記光発生手段からの光を前記液晶パネルに照射す
る第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。